1、
TPU配方的調(diào)整
(1)原料貯存引起的變化對產(chǎn)品性能的影響[2]
在
TPU的生產(chǎn)中,原料對TPU的質(zhì)量具有很大的影響。1.4-丁二醇是小分子化合物,影響主要是其純度的影響,對于大工廠生產(chǎn)的產(chǎn)品,一般不會出現(xiàn)因批次不同而導致的純度不同;而且其性質(zhì)穩(wěn)定,只要儲存得當,不會發(fā)生變化。而對MDI與聚合多元醇來說,前者易自聚從而引起NCO含量的變化,后者的分子量與羥值會因批次不同而不同。對于這些變化,在生產(chǎn)中,除加強管理外,還需根據(jù)變化對配方進行調(diào)整,才能保證產(chǎn)品的質(zhì)量。
從1.1.1中的計算可以看出,R值對TPU有著巨大的影響。MDI中NCO含量的變化以及聚合多元醇分子量與羥值的變化對TPU的影響,也可以用其對R的影響來解釋。
例:現(xiàn)有TPU的基本配方如下(其中,單位:質(zhì)量分數(shù)):
聚酯(Mn=2000):554.02 ; 1.4—BDO:99.72 ; MDI:346.26;
當由于自聚等原因使MDI的NCO含量降低0.5%時(工業(yè)品MDI的NCO含量以33.4%計),其配方應做如何調(diào)整?
通過計算,可以得出上述配方中,各個原料的mol數(shù)分別為:
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
此時: R=0. 994,TPU的mmax=166.2
理論分子量 = 119166.7
如聚酯與1.4—BDO不變,當MDI的NCO含量降低0.5% ,由33.4%降為32.9%時,MDI的有效摩爾數(shù)變?yōu)椋?.712
此時, 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) 聚酯分子量變化對TPU性能的影響
在TPU的生產(chǎn)中,聚酯是使用量最大的原料。在聚酯的生產(chǎn)過程中,不可避免地會出現(xiàn)批次之間的差異,比如分子量大小的不同等。所以當購進的聚酯批次發(fā)生變化時,TPU的配方也應進行適當?shù)恼{(diào)整。
假設(shè)有配方為 PBA(Mg=1000):100、MDI:80.15、1.4—BDO:19.85的TPU,其中PBA的理論分子量應為Mg=1000,此時理論羥值為112.2mgKOH/g,R=1。假如實際PBA的羥值為107mgKOH/g,則分子量為1048.6,通過計算,可以得出上述配方中,各個原料的mol數(shù)分別為:
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
此時: R=1.016,TPU大分子為端NCO,會產(chǎn)生進一步的反應,形成部分支化甚至交聯(lián)結(jié)構(gòu),為半熱塑型產(chǎn)品。
假如實際PBA的羥值為117mgKOH/g,則分子量為957.3。通過計算,可以得出上述配方中,各個原料的mol數(shù)分別為:
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
此時: R=0.989,TPU大分子為55943,純線性結(jié)構(gòu)的TPU。
從上面的計算可以看出,由于聚酯批次不同而引起的分子量的波動與MDI由于貯存引起的NCO含量的變化,對TPU的性質(zhì)影響很大,在生產(chǎn)時應根據(jù)實際分析數(shù)據(jù),對配方進行適當?shù)恼{(diào)整。
2、計量對產(chǎn)品的影響
在TPU的生產(chǎn)中,原料計量的精確性是一個十分重要、也是經(jīng)常出現(xiàn)的問題。原料計量微小的變化,就會對TPU的分子量與產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生巨大的影響。原料計量的精確性對TPU的影響,也可以用其對R的影響來解釋。仍以前面講過的TPU基本配方為例:
聚酯(Mn=2000):554.02 ; 1.4—BDO:99.72 ; MDI:346.26;
此時: R=1(聚酯/1.4—BDO/ MDI=1/4/5 mol )
假設(shè)當由于某些原因,導致MDI的計量產(chǎn)生波動,其加入量比理論量減少了0.5%,而其他原料未變時,通過計算,其實際配方變?yōu)椋?br />
聚酯(Mn=2000):554.02 ; 1.4—BDO:99.72 ; MDI:344.50
各個原料的mol數(shù)分別為:
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
此時, R=2.756/ (0.554+2.2