在澆注型聚氨酯彈性體生產中可采用一步法、預聚體法和半預聚體法工藝。澆注型聚氨酯彈性體彈性目前主要是聚酯（或PT-MEG）-TDI-MOCA體系。MDI體系澆注型彈性體體系不多。
由于低聚物多元醇可能含少量水分，若不除去，水會與異氰酸酯反應，不僅消耗異氰酸酯，還會放出二氧化碳，在彈性體中產生許多小泡孔，降低制品性能。因而在合成彈性體之前，須對低聚物多元醇進行脫水處理。一般將低聚物多元醇加熱到100～120℃,攪拌下抽真空,使體系真空度在(5～10)×133Pa左右，脫水1～3h.脫水時間取決于多元醇數量、含水量及反應容器的大小與形狀。對于大規模工業生產來說，可采用薄膜蒸發器或噴霧干燥法脫水。
5.3.2.1一步法
所謂一步法工藝是指將低聚物多元醇、二異氰酸酯、擴鏈劑和催化劑等同時混合后直接注入模具中，在一定的溫度下固化成型的方法。此法生產效率高，因無需制備預聚體而節省能量，生產成本較預聚體法低，可用小型澆注機生產。但反應較難控制，所得彈性體分子結構不規整，力學性能不如預聚體法好，故常用于制造低硬度、低模量的制品印刷膠輥、小型工藝實心輪胎、壓力傳動輪等。
5.3.2.2預聚體法
首先將低聚物多元醇與二異氰酸酯進行預聚反應，生成端NCO基的聚氨酯預聚物，澆注時再將預聚物與擴鏈劑反應，制備聚氨酯彈性體的方法。稱之為預聚體法。預聚體法澆注彈性體體系是雙組分體系，一個組分為預聚體，另一組分為擴鏈/交聯劑或其加有催化劑、防老劑、色料、填料等助劑的混合物。擴鏈組分有時也稱為固化劑。采用預聚體法制備聚氨酯彈性體，反應分兩步進行，由于采取了預聚步驟，在進行擴鏈反應時放熱低，易于控制，制得的聚氨酯分子鏈段排列比較整規，制品具有良好的力學性能，重復性也較好。故至今大多數澆注型彈性體都采用預聚體法制備。一些生產廠家把聚氨酯預聚體作為產品銷售，用戶使用這些預聚物可以很方便的制備能滿足各種不同使用要求的制品。工藝流程圖5-1所示。
擴鏈劑等
二異氰酸酯
制品 、
圖5-1 預聚體法工藝流程
通常在合成預聚體時，將已脫水的低聚物多元醇與計量的二異氰酸酯反應，在75～80℃保溫反應2h左右，分析NCO質量分數后，貯存待用。在隔絕濕氣的情況下，生產的預聚體在室溫下可貯存數月。工業化生產預聚體、小規模生產一般采用釜式間歇法工藝。近年來已出現了連續法生產工藝。
以MOCA為擴鏈劑的澆注彈性體一般采用熱澆注工藝生產，一般把預聚體加熱至80℃或更高的溫度，最好在100～105℃下對預聚物進行真空脫氣處理，再加入擴鏈劑。在較高的溫度下預聚體粘度降低，有利于均勻混合和氣泡逸出。以低分子二元醇或其它液體擴鏈劑擴鏈時混合溫度可取60～70℃；以MOCA作擴鏈劑時，應首先將MOCA加熱至115～120℃使之熔化，再在80～100℃下與預聚物混合，快速攪拌混合1～2min后，并迅速注入預熱的模具中。在某些工藝中，混合后立即減壓脫泡，然后再進行澆注。
5.3.2.3 半預聚物法
半預聚物法與預聚體法的區別是將部分聚酯多元醇或聚醚多元醇留待擴鏈時與擴鏈劑、催化劑等以混合物的形式添加到預聚物中。也就是說，配方中的低聚物多元醇分兩部分，一部分與過量二異氰酸酯反應合成預聚體，另一部分與擴鏈劑混合，在澆注時加入。生成的預聚體中游離NCO質量分數較高，一般為0.12～0.15（12%～15%），故常把這種預聚體稱作“半預聚體(quasi-prepoly-mer)”.
半預聚體法的特點是，預聚體組分粘度低，可以調節到與固化劑混合組分的粘度相近，而且配比也相近(即混合質量比可為1:1)，這不僅是提高了混合的均勻性，而且改善了彈性體的某些性能。
半預聚體法多用于MDI型澆注彈性體的生產，這是因為MDI預聚體粘度較大，制成半預聚體可降低粘度；并且常用的二醇擴鏈劑（如1,4-丁二醇）用量少，采用預聚體法計量和配比的誤差大，還不易混合均勻。采用半預聚體法，可使兩個組合的粘度和用量想匹配。并且MDI澆注體系中，存在于預聚體中的過量的MDI氣味小，對操作人員毒害小。半預聚物法還適于反應注射成型（RIM）工藝使用。
半預聚物法制備澆注型聚氨酯彈性體的工藝條件基本上與預聚體法工藝相同，但應注意低聚物多元醇、擴鏈劑及催化劑的混合物事先須進行脫水脫氣處理。一般說來，半預聚體法雖不及由預聚體制得彈性體性能好，但半預聚法有其工藝上的優點：如兩組分年度較低，易混合均勻，在多數情況下，合成性能不同的一系列產品時，半預聚體可以通用，只需對另一組分（擴鏈劑和低聚物多元醇）的配方進行適當的調整即可，可大大縮短生產和加工周期。
5.3.2.4 澆注工藝
澆注型聚氨酯彈性體一般以液體原料注入模具經硫化而得最終制品時，一般可采用手工澆注工藝及機械澆注工藝。澆注彈性體生產最好應采用自動化水平較高的混合-反應-澆注一體化的澆注機注模，這樣才能保證彈性體的質量和性能的穩定性。也有的采用離心機和真空澆注等方法，這些都有利于成型和消除氣泡。
（1）手工澆注 手工澆注適用于生產批量小、品種多的小型制品，是實驗室和小型工廠較為常用的生產彈性體制件的方法。一步法、預聚體或半預聚體體法都可采用手工澆注工藝。手工澆注簡單靈活，成本也低，然而可能存在攪拌不均問題，氣泡也不易消除。對于預聚體法，一般操作步驟是：在容器中稱量預聚體，加熱到80～100℃，在真空容器（如真空干燥器）中脫氣泡，若澆注量大，可在反應容器中加熱攪拌脫泡；同時根據預聚體的用量計算擴鏈劑的用量，并稱量在另一預熱的小燒杯中，若擴鏈劑是MOCA，則需加熱到120℃左右使MOCA熔化成低粘度液體。將擴鏈劑趁熱倒入預聚體中，快速攪拌1～2min，必要時進行減壓脫泡，立即倒入已準備好的模具中，加熱硫化。
（2）機械澆注 隨著聚氨酯彈性體制品在各工業及民用領域中用量的迅速增加，為了提高生產效率，聚氨酯彈性體澆注機已越來越多地用于聚氨酯彈性體的生產。澆注機配備自動計量泵和混合器，把預聚物脫氣后再與經活塞泵嚴格計量的擴鏈劑同時輸送到混合器中混合均勻，澆注時液體經過混合器的澆口直接注入模具中，經硫化即得的制品。預聚體的預熱、脫泡和計量、擴鏈劑MOCA的熔化、計量、混合及澆注都可通過澆注機進行，所有制冷都可以通過程序自動控制。
混合器可連續或間斷運轉，并可使混合和注射動作同時進行。機械澆注可連續和間歇進行。機械澆注生產效率高、產品質量穩定，適合于大批量及中大型制品的生產。
（3）特殊澆注工藝 澆注型聚氨酯彈性體的生產一般可采用常壓澆注，即反應混合物澆注到敞口的模具中再合模。常壓澆注過程中，對于一些形狀復雜或不允許膠中夾有氣泡的制品，可將模具置于大型真空室中，借澆注壓力注模，邊澆注邊抽真空脫泡，這種方法稱為真空澆注。
當制品的精度要求嚴格時，可采用加壓澆注法模壓成型，即將物料倒入模具腔內合模，對模具加壓的方法。當采用模壓法時，液體充滿模腔后，不能立即合模升壓，必須停留一段時間，使膠料達到凝膠點再模壓，這時物料表面變硬、無粘性，但可發生塑性變形。若在凝膠點前加壓，物料流動性大，外溢較多，難以保持模具內部壓力，氣泡難以逸出；在凝膠點后加壓，因物料發生交聯，彈性大，易造成表面破裂，影響制品質量?？赏ㄟ^催化劑催化劑用量使物料具有合適的凝膠點。類似方法還有壓注法，即用柱塞將反應物料壓入模腔，也需選擇合適的加壓時間。
也可將模具置于離心機上，使模具隨離心機轉動，澆注時在模具中央注入的液體在高速離心力的作用下向圓柱形模具的四周內壁均勻分布，經加熱硫化后脫模，這種方法稱為離心澆注，離心澆注適于制備薄片狀或帶增強材料的制品，也可以制造膠輥。物料中的氣泡受到模具高速旋轉產生的離心力而破裂，制品中一般不會存在氣泡。離心法澆注成型工藝中，混合膠料的粘度和凝膠時間與離心機旋轉速度（離心力）之間必須保持平衡，否則會出現不均勻現象。
將液體膠料注入模具有垂直澆注法、傾斜澆注法等，必須采用合適的方法，避免注料是混入氣泡。
RIM工藝的混合頭是采用高壓液流碰撞原理實現兩組合的均勻混合。為適用微孔PU的生產（例如生產聚氨酯鞋），混合頭改成借助高速旋轉的螺桿（轉速為18000r/min）實施混合，目前這種結構的RIM機已開始用于普通澆注型聚氨酯的生產。這種RIM機由貯料系統、計量系統和混合頭3個結構單元構成。A組分液體和B組分液體經計量泵精確輸入混合頭中，經螺桿混合后迅速注入模具中。與普通澆注機澆注相比，RIM工藝具有自動化程度高、節能和生產效率高等優點，又因采用半預聚物法原理，產品質量也高。 環氧樹脂 - m.ytfilter.com -(責任編輯：admin) |