拜耳聚氨酯教程

Abteilung•Name•Datum•Seite1CooperationInChinaPolyurethane/InsulationTechnicalSeminarDec28th,2004BayerJinlingPolyurethaneCo.,LtdPolyurethanesAsiaPacific聚氨酯在家电中的应用BJPU-T&S•JieZhang/PengZhang•Dec28,2004•Page#3PolyurethanesAsiaPacific目录聚氨酯泡沫的发展历史聚氨酯化学原理聚氨酯在家电领域的发展形势拜耳公司典型体系介绍冰箱生产过程中发泡问题的分析冰箱设计对聚氨酯泡沫的影响硬质聚氨酯泡沫的应用硬质聚氨酯泡沫发泡设备/工艺BJPU-T&S•JieZhang/PengZhang•Dec28,2004•Page#4PolyurethanesAsiaPacific硬质聚氨酯泡沫的应用—家用电器BJPU-T&S•JieZhang/PengZhang•Dec28,2004•Page#5PolyurethanesAsiaPacific硬质聚氨酯泡沫的应用—冷藏集装箱BJPU-T&S•JieZhang/PengZhang•Dec28,2004•Page#6PolyurethanesAsiaPacific硬质聚氨酯泡沫的应用—管道BJPU-T&S•JieZhang/PengZhang•Dec28,2004•Page#7PolyurethanesAsiaPacific硬质聚氨酯泡沫的应用—建筑BJPU-T&S•JieZhang/PengZhang•Dec28,2004•Page#8PolyurethanesAsiaPacific简述聚氨酯泡沫的发展史二十世纪三十年代至今BJPU-T&S•JieZhang/PengZhang•Dec28,2004•Page#9PolyurethanesAsiaPacific聚氨酯泡沫的发展史二十世纪三十年代OttoBayer合成了聚氨酯二十世纪四十年代TDI/聚酯多元醇无隔热性能的泡沫二十世纪五十年代低压发泡工艺TDI预聚体，粗TDI产品聚醚多元醇CFC发泡剂有隔热性能的泡沫开始得到发展图片中的人物:OttoBayerBJPU-T&S•JieZhang/PengZhang•Dec28,2004•Page#10PolyurethanesAsiaPacific聚氨酯泡沫的发展史二十世纪六十年代开始对PMDI材料进行应用TDI被有限的应用于冰箱、冷藏柜高压发泡生产工艺二十世纪七十年代固定模具提出了臭氧层破坏理论壁厚减薄二十世纪八十年代PMDI被应用于冰箱、冷藏柜等系列产品在蒙特利尔协议中提出了有关破坏臭氧层的物质国家应用能源保护法BJPU-T&S•JieZhang/PengZhang•Dec28,2004•Page#11PolyurethanesAsiaPacific聚氨酯泡沫的发展史二十世纪九十年代美国开始采取改变空气质量的措施替代发泡剂:HC，HCFC，HFC继续降低冰箱的耗电量开始考虑其他的绝缘隔热技术到了二十一世纪修改了能源标准欧洲停止使用HCFC-141b发泡剂美国逐渐停止使用HCFC-141b发泡剂北美洲也逐渐停止使用HCFC系列产品发展中国家逐渐停止使用CFC系列产品BJPU-T&S•JieZhang/PengZhang•Dec28,2004•Page#12PolyurethanesAsiaPacific硬质聚氨酯泡沫化学原理如何制造硬质聚氨酯泡沫多元醇异氰酸酯表面活性剂催化剂水发泡剂BJPU-T&S•JieZhang/PengZhang•Dec28,2004•Page#13PolyurethanesAsiaPacific如何制造硬质聚氨酯泡沫AB混合头聚氨酯泡沫多元醇配制品异氰酸酯BJPU-T&S•JieZhang/PengZhang•Dec28,2004•Page#14PolyurethanesAsiaPacific多元醇特征含有多羟基的高分子量化合物对聚氨酯泡沫性能起主要作用的物质之一主要的物理特点：OHv(羟值)官能度粘度结构多元醇有很强的吸水性，所以必须保存在干燥环境下多元醇一般不会自身发生反应BJPU-T&S•JieZhang/PengZhang•Dec28,2004•Page#15PolyurethanesAsiaPacific异氰酸酯特征含有-N=C=O基团的有机化合物对聚氨酯泡沫性能起主要作用的物质之一主要物理性质：-NCO含量官能度结构异氰酸酯必须保存在干燥的环境下。异氰酸酯可以与自身、醇类、多元醇和水发生反应。应用于家电中的异氰酸酯产品：PMDI(聚合的4,4‘-二苯基甲烷二异氰酸酯)PMDI对温度比较敏感，温度的变化会产生固体沉淀。BJPU-T&S•JieZhang/PengZhang•Dec28,2004•Page#16PolyurethanesAsiaPacific表面活性剂特征在发泡过程中，降低化学系统内的表面张力在发泡过程中，稳定化学系统控制泡孔的大小和形状控制泡孔的闭孔率影响泡沫的流动性对泡沫的物理性能起重大的影响BJPU-T&S•JieZhang/PengZhang•Dec28,2004•Page#17PolyurethanesAsiaPacific催化剂特征影响反应的速度及产生特殊的性能。不同类型或不同量的催化剂可能产生不同的性能。催化剂的用量可以影响：反应速度脱模性能流动性脆性BJPU-T&S•JieZhang/PengZhang•Dec28,2004•Page#18PolyurethanesAsiaPacific水特征与异氰酸酯反应生成二氧化碳和尿素过量的水导致过剩的流动性和泡沫的脆性过少的水导致流动性过差，并影响泡沫性能BJPU-T&S•JieZhang/PengZhang•Dec28,2004•Page#19PolyurethanesAsiaPacific发泡剂类型二氧化碳水与异氰酸酯反应得到液体发泡剂在环境温度下是液态在反应过程中被蒸发低沸点发泡剂在环境温度下是气态BJPU-T&S•JieZhang/PengZhang•Dec28,2004•Page#20PolyurethanesAsiaPacific发泡剂特征过多的发泡剂导致过剩的流动性过少的发泡剂导致过差的流动性这些情况都会影响泡沫的密度和性能BJPU-T&S•JieZhang/PengZhang•Dec28,2004•Page#21PolyurethanesAsiaPacific发泡剂名称类型分子结构式分子量沸点°C可燃性ODPGWP气体导热系数mW/m•KR11CFCCCl3F137.423.7--118.5(25°C)R22HCFCCHClF286.540.8--0.0550.3610.8(25°C)R141bHCFCCH3-CCl2F117.032.0可燃0.110.1210.1(25°C)R142bHCFCCH3-CClF2100.59.2可燃0.0650.4212.9(25°C)R134aHFCCH2F-CF3102.026.3--00.2513.7(25°C)R152aHFCCH3-CHF266.024.7可燃00.0314.3(25°C)R245faHFCCF3-CH2-CHF2134.015.3--00.2412.6(25°C)R365mfcHFCCF3-CH2-CF2-CH3148.040.2可燃00.2112.6(25°C)正戊烷HCC5H1272.036.0可燃00.0004414.0(25°C)异戊烷HCC5H1272.028.0可燃00.0003713.6(25°C)环戊烷HCC5H1070.049.0可燃00.000413.0(25°C)CO2--CO244.0-78.5升华--00.0001516.0(25°C)BJPU-T&S•JieZhang/PengZhang•Dec28,2004•Page#22PolyurethanesAsiaPacific硬质聚氨酯的反应OCNRNCO+HOR'OHCONRNCOOR'OHHPolyurethaneIso/PolyolROCNNCONNNRNNNRNNNRNNNOOOOOOOOOOOORRRRRRXpolyisocyanatePolyureaIso/H2OPolyisocyanurate(PIR)Iso/IsoOCNRNCO+2HOH+OCNRNCONRNCONRNCOHH+CO22BJPU-T&S•JieZhang/PengZhang•Dec28,2004•Page#23PolyurethanesAsiaPacific全球家电业发泡剂发展形势HCFC141bHFC134ac-Pentane,HCFC141bPentanec-PentaneHCFC141b,CFC11c-Pentane,HFC134a,HFC245faHFC245fa到2002年底的改变：北美：从HCFC改为HFC和/或c-Pentane。南美：HCFCs被慢慢淘汰。日本：HCFCs已经停用，c-Pentane是最流行的。东南亚：减少CFC的使用。欧洲：完全转变为Pentane已基本完成。(c-Pentane)allincl.CFCBJPU-T&S•JieZhang/PengZhang•Dec28,2004•Page#24PolyurethanesAsiaPacific制冷家电行业保温绝缘的发展欧洲发泡剂应用现状发泡剂混合比例使用百分率(%)环戊烷-40环戊烷/异戊烷不同的50环戊烷/异丁烷85:15~81:1910北美地区发泡剂现状美国：HCFC141bHFC245fa,HFC134a。2003年1月1日停用141b加拿大：HCFC141bHFC245fa,HFC134a。2004年1月1日停用141b墨西哥：HCFC141b烷烃，HFC245fa,HFC134a。BJPU-T&S•JieZhang/PengZhang•Dec28,2004•Page#25PolyurethanesAsiaPacific制冷家电行业保温绝缘的发展中国家电领域的发展趋势：未来的发泡剂---环戊烷(大部分),HCFC141b(少量)HFC发泡体系---一个可供选择的方法增加保温层厚度提高保温性能---脱模性成为一重要问题低导热系数的环戊烷发泡体系---低能耗/薄壁设计更高流动性的体系---应对冰箱的体积越来越大脱模性能好的体系---提高生产效率真空绝热----开孔硬质聚氨酯泡沫(VIP)BJPU-T&S•JieZhang/PengZhang•Dec28,2004•Page#26PolyurethanesAsiaPacific泡沫保温性能的研究泡沫密度(kg/m3)010203040506070809010030501002004006008001000对泡沫导热系数的贡献%辐射传热固体导热气体导热BJPU-T&S•JieZhang/PengZhang•Dec28,2004•Page#27PolyurethanesAsiaPacific泡沫保温性能的研究不同体系在不同测试温度下的导热系数17.518.018.519.019.520.020.521.021.522.022.523.0-5051015202530FoamTemperature[°C]导热系数[mW/m•K]c-Pentane/i-Pentane1:1c-Pentane/i-Pentane7:3R365mfc/R134a(93/7)c-Pentanec-Pentane,emulsionfoamR245faBJPU-T&S•JieZhang/PengZhang•Dec28,2004•Page#28PolyurethanesAsiaPacific拜耳硬质聚氨酯泡沫体系介绍多