1、
TPU配方的调整
(1)原料贮存引起的变化对产品性能的影响[2]
在
TPU的生产中,原料对TPU的质量具有很大的影响。1.4-丁二醇是小分子化合物,影响主要是其纯度的影响,对于大工厂生产的产品,一般不会出现因批次不同而导致的纯度不同;而且其性质稳定,只要储存得当,不会发生变化。而对MDI与聚合多元醇来说,前者易自聚从而引起NCO含量的变化,后者的分子量与羟值会因批次不同而不同。对于这些变化,在生产中,除加强管理外,还需根据变化对配方进行调整,才能保证产品的质量。
从1.1.1中的计算可以看出,R值对TPU有着巨大的影响。MDI中NCO含量的变化以及聚合多元醇分子量与羟值的变化对TPU的影响,也可以用其对R的影响来解释。
例:现有TPU的基本配方如下(其中,单位:质量分数):
聚酯(Mn=2000):554.02 ; 1.4—BDO:99.72 ; MDI:346.26;
当由于自聚等原因使MDI的NCO含量降低0.5%时(工业品MDI的NCO含量以33.4%计),其配方应做如何调整?
通过计算,可以得出上述配方中,各个原料的mol数分别为:
聚酯: 0.277 mol OH:0.554 mol
1.4-BDO: 1.108 mol OH:2.216 mol
MDI: 1.377 mol NCO:2.754 mol
此时: R=0. 994,TPU的mmax=166.2
理论分子量 = 119166.7
如聚酯与1.4—BDO不变,当MDI的NCO含量降低0.5% ,由33.4%降为32.9%时,MDI的有效摩尔数变为:2.712
此时, R = 2.712 / (0.554+2.216) =0.979
TPU mmax =(R+1)/(2|R—1|)= 23.31
TPU的分子量 Mn = 27221.57
(2) 聚酯分子量变化对TPU性能的影响
在TPU的生产中,聚酯是使用量最大的原料。在聚酯的生产过程中,不可避免地会出现批次之间的差异,比如分子量大小的不同等。所以当购进的聚酯批次发生变化时,TPU的配方也应进行适当的调整。
假设有配方为 PBA(Mg=1000):100、MDI:80.15、1.4—BDO:19.85的TPU,其中PBA的理论分子量应为Mg=1000,此时理论羟值为112.2mgKOH/g,R=1。假如实际PBA的羟值为107mgKOH/g,则分子量为1048.6,通过计算,可以得出上述配方中,各个原料的mol数分别为:
聚酯: 0.0954 mol OH:0.1908 mol
1.4-BDO: 0.2205mol OH:0.441 mol
MDI: 0.321 mol NCO:0.642 mol
此时: R=1.016,TPU大分子为端NCO,会产生进一步的反应,形成部分支化甚至交联结构,为半热塑型产品。
假如实际PBA的羟值为117mgKOH/g,则分子量为957.3。通过计算,可以得出上述配方中,各个原料的mol数分别为:
聚酯: 0.104 mol OH:0.208 mol
1.4-BDO: 0.2205mol OH:0.441 mol
MDI: 0.321 mol NCO:0.642 mol
此时: R=0.989,TPU大分子为55943,纯线性结构的TPU。
从上面的计算可以看出,由于聚酯批次不同而引起的分子量的波动与MDI由于贮存引起的NCO含量的变化,对TPU的性质影响很大,在生产时应根据实际分析数据,对配方进行适当的调整。
2、计量对产品的影响
在TPU的生产中,原料计量的精确性是一个十分重要、也是经常出现的问题。原料计量微小的变化,就会对TPU的分子量与产品质量产生巨大的影响。原料计量的精确性对TPU的影响,也可以用其对R的影响来解释。仍以前面讲过的TPU基本配方为例:
聚酯(Mn=2000):554.02 ; 1.4—BDO:99.72 ; MDI:346.26;
此时: R=1(聚酯/1.4—BDO/ MDI=1/4/5 mol )
假设当由于某些原因,导致MDI的计量产生波动,其加入量比理论量减少了0.5%,而其他原料未变时,通过计算,其实际配方变为:
聚酯(Mn=2000):554.02 ; 1.4—BDO:99.72 ; MDI:344.50
各个原料的mol数分别为:
聚酯: 0.277 mol OH:0.554 mol
1.4-BDO: 1.108 mol OH:2.216 mol
MDI: 1.378 mol NCO:2.756 mol
此时, R=2.756/ (0.554+2.2