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聚氨酯软泡配方中催化剂计算

   2020-11-10 30
核心提示:羟基化合物与异氰酸酯反应的动力学-d(-NCO)/dt=K0×(-NCO)×(-OH)K1是异氰酸酯与羟基化合物生成络合物的正向反应速率K2是异氰酸

羟基化合物与异氰酸酯反应的动力学


-d(-NCO)/dt=K0×(-NCO)×(-OH)


K1是异氰酸酯与羟基化合物生成络合物的正向反应速率


K2是异氰酸酯与羟基化合物生成络合物的负向反应速率


K3是络合物与羟基化合物生成氨基甲酸酯与羟基化合物的正向反应速率。


K0=[K1×K3×(-OH)]/[K2+K3×Arrhenius方程K=Ae^[-(Ea/RT)]


A:指数因子。


e=2.718


Ea:KJ/mol


R=8.31(J/mol.K)


脲、聚氨酯、缩二脲、脲基甲酸酯等基团生成反应热的计算:


键离能(KJ/mol):


C-N 205.1~251.2


C-C 230.2~293.0


C-O 293.0~314.0


N-H 351.6~406.0


C-H 364.9~393.5


O-H 422.8~460.5


C=C 418.6~523.3


C=O 594.1~694.9


反应式:


RNCO+rOH→RNHCOOr


RNCO+HOH→RNHCOOH+RNCO→RNHCONHR+OCO↑


RNHCOOr+RNCO→RNCONHRCOOr


RNHCONHr+RNCO→RNCONHRCONHr


聚合体系中气体与聚合体系总体积的体积比(Vg/Vo)对温度的调控能力:气体单体影响着浓度


(mol/L)左右着聚合热[Q(KJ/L)=Rp(mol/L)*(-H)]。聚合热传递给气体分散介质使气体吸热膨胀


(PV=NR/T)。聚合体系温度骤升后气体脱出带走大量的热(与Vg/Vo近似成直线)。


一步法制聚氨酯时,氨基酸的反应活化能约60(mol.K),脲反应活化能为17(mol.K)泡沫体系


比溶液体系悬浮体系容易实施。分散聚合在反应开始时即出现Norrish-Tromastof效应,使链增长


参数随时间变化率减慢,提高产品单分散性。


分散聚合是用气体将聚合体系分隔成无数次细小的泡沫使聚合组份转化为泡沫的表面液膜和


连接多个液膜的“多面边界液胞”形成特殊分散相进行聚合的方法。


泡沫体系以气体为分散介质,气体受热膨胀和逸出骤然冷却效果及气体逸出时产生负压对体


系残存单浓缩使之进一步聚合,对水分子蒸发及小分子脱出有加速和携带作用。


气体对聚合体系的分散作用不等于对单体的真正稀释。


非一级反应半衰期通式: T=[2^(n-1)-1]/[a×k×(n-1)×A^(n-1)]


二级反应速率常数:A+B→Q+S


Kt=[1/(CA0-CB0)]×ln[(CB0×CA)/(CA0×CB)]


CA0×Kt=[1/(1-M)]×ln{[M(1-xA)]/(M-xA)} 其中M=CB0/CA0


附:聚氨酯软泡密度的计算举例


通用聚醚三元醇:


Ppg:50


pop:50


tdi-80:42.8


hoh:3.17


L-580:1


a33:0.34


sn:0.17


计算得:4.34 2.17 6.51 38.2 112% 17% 5.2 1.74 122


再计算得,28kg/立方米


聚氨酯软泡催化剂计算举例:


通用聚醚三元醇:


ppg:90


pop:10


tdi-80:35.5


hoh:2.2


L-580:0.84


黑色浆:6


计算得:A33:0.18 T-9:0.25


A33:0.14 T-9:0.24


A33:0.13 T-9:0.35


A33:0.12 T-9:0.30


宽容度与拐点……


垂泡发泡流量与提升速度的计算:


配方(仅举例用):


PPG:100,TDI:80,HOH:6,SI:1.5,A33:***,SN:***,MC:14.8


垂泡圆模直径1.25,聚醚流量12千克/分钟。


求提升速度是多少(米/分钟)


求得配方密度12千克每立方。配方总重173.5公斤。配方体积14.46立方米。圆模截面积:1.23


平方米。


设损失率5%:提升速度: [14.46×12%×(1-5%)]/1.23=1.34米/分钟。

 
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