聚氨酯軟泡配方中催化劑計算
日期：2024-04-08 分類：有機(jī)鉍新聞
羥基化合物與異氰酸酯反應(yīng)的動力學(xué)
-d(-NCO)/dt=K0×(-NCO)×(-OH)
K1是異氰酸酯與羥基化合物生成絡(luò)合物的正向反應(yīng)速率
K2是異氰酸酯與羥基化合物生成絡(luò)合物的負(fù)向反應(yīng)速率
K3是絡(luò)合物與羥基化合物生成氨基甲酸酯與羥基化合物的正向反應(yīng)速率。
K0=[K1×K3×(-OH)]/[K2+K3×
Arrhenius方程
K=Ae^[-(Ea/RT)]
A：指數(shù)因子。
e=2.718
Ea：KJ/mol
R=8.31(J/mol.K)
脲、聚氨酯、縮二脲、脲基甲酸酯等基團(tuán)生成反應(yīng)熱的計算:
鍵離能(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
反應(yīng)式
RNCO+rOH→RNHCOOr
RNCO+HOH→RNHCOOH+RNCO→RNHCONHR+OCO↑
RNHCOOr+RNCO→RNCONHRCOOr
RNHCONHr+RNCO→RNCONHRCONHr
聚合體系中氣體與聚合體系總體積的體積比(Vg/Vo)對溫度的調(diào)控能力：氣體單體影響著濃度(mol/L)左右著聚合熱[Q(KJ/L)=Rp(mol/L)*(-H)]。聚合熱傳遞給氣體分散介質(zhì)使氣體吸熱膨脹(PV=NR/T)。聚合體系溫度驟升后氣體脫出帶走大量的熱(與Vg/Vo近似成直線)
一步法制聚氨酯時，氨基酸的反應(yīng)活化能約60(mol.K)，脲反應(yīng)活化能為17(mol.K)
泡沫體系比溶液體系懸浮體系容易實施。分散聚合在反應(yīng)開始時即出現(xiàn)Norrish-Tromastof效應(yīng)，使鏈增長參數(shù)隨時間變化率減慢，提高產(chǎn)品單分散性。
分散聚合是用氣體將聚合體系分隔成無數(shù)次細(xì)小的泡沫使聚合組份轉(zhuǎn)化為泡沫的表面液膜和連接多個液膜的“多面邊界液胞”形成特殊分散相進(jìn)行聚合的方法。
泡沫體系以氣體為分散介質(zhì)，氣體受熱膨脹和逸出驟然冷卻效果及氣體逸出時產(chǎn)生負(fù)壓對體系殘存單濃縮使之進(jìn)一步聚合，對水分子蒸發(fā)及小分子脫出有加速和攜帶作用。
氣體對聚合體系的分散作用不等于對單體的真正稀釋。
非一級反應(yīng)半衰期通式
T=[2^(n-1)-1]/[a×k×(n-1)×A^(n-1)]
二級反應(yīng)速率常數(shù)
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：
聚氨酯軟泡密度的計算舉例
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
計算得：4.34 2.17 6.51 38.2 112% 17% 5.2 1.74 122 再計算得，28kg/立方米
聚氨酯軟泡催化劑計算舉例
通用聚醚三元醇ppg：90 pop：10 tdi-80：:35.5 hoh：2.2 L-580:0.84 黑色漿：6
計算得：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
寬容度與拐點……
垂泡發(fā)泡流量與提升速度的計算:
配方(僅舉例用)PPG:100，TDI:80，HOH:6，SI:1.5，A33:***，SN:***，MC:14.8
垂泡圓模直徑1.25。
聚醚流量12千克/分鐘。
求提升速度是多少(米/分鐘)
求得配方密度12千克每立方。配方總重173.5公斤。配方體積14.46立方米。圓模截面積:1.23平方米。
設(shè)損失率5%。
提升速度: [14.46×12%×(1-5%)]/1.23=1.34米/分鐘。
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