聚氨酯硬泡配方及計算方法一、 硬泡組合料裏需要計算的東(dong) 西是黑白料比例（重量比）是不是合理，另一個(ge) 正規的說法好像叫“異氰酸指數”是否合理，翻譯成土話就是“按重量比例混合的白料和黑料要完全反應完”。因此...
聚氨酯硬泡配方及計算方法
一、 硬泡組合料裏需要計算的東(dong) 西是黑白料比例（重量比）是不是合理，另一個(ge) 正規的說法好像叫“異氰酸指數”是否合理，翻譯成土話就是“按重量比例混合的白料和黑料要完全反應完”。因此，白料裏所有參與(yu) 跟-NCO反應的東(dong) 西都應該考慮在內(nei) 。理論各組分消耗的-NCO摩爾量計算如下
㈠ 主料：聚醚、聚酯、矽油（普通硬泡矽油都有羥值，因為(wei) 加了二甘醇之類的稀釋，部分泡沫穩定劑型矽油還含有氨基）配方數乘以各自的羥值，然後相加得數Q，S1 = Q÷56100
㈡水：水的配方量W S2 = W÷9
㈢參與(yu) 消耗-NCO的小分子物：配方量為(wei) K，其分子量為(wei) M，官能度為(wei) N S3 =K× N/M（用了兩(liang) 種以上小分子的需要各自計算再相加） S = S1+S2+S3
基礎配方所需粗MDI份量[（S×42）÷0.30 ] ×1.05 (所謂異氰酸指數1.05）
其實以上計算隻是一個(ge) 基本的消耗量，由於(yu) 黑白料反應過程複雜，實際-NCO消耗量肯定不止這個(ge) 數，比如有三聚催化劑的情況，到底額外消耗了多少-NCO，這個(ge) 沒人說得清楚。另外，聚醚裏有水分，偏高0.1%就很嚴(yan) 重；聚醚羥值也是看人家宣傳(chuan) 單的，我見過有聚醚羥值範圍跨度90mgKOH/g，那個(ge) 計算數出來後隻能參考，不能認真!
[試驗設計]之“冰箱、冷櫃”類
本組合料體(ti) 係重要要求及說明
1、流動性要好，密度分布“盡量”均勻。首先要考慮粘度，隻有體(ti) 係粘度小了，初期流動性才會(hui) 好（主份平均粘度6000mPa.S以下，組合料350mPa.S以下），其次體(ti) 係中的鉀、鈉雜離子要控製在一個(ge) 低限（20ppm以內(nei) ），從(cong) 而可控製避免三聚反應提前，即：體(ti) 係粘度過早變大。如果流動性欠佳，發泡料行進至注料口遠端就會(hui) 出現拉絲(si) 痕致使泡孔結構橄欖球化，這個(ge) 位置一定抗不住低溫收縮。
2、泡孔細密，導熱係數要低。不難理解泡孔細密是導熱係數低的前提，此時首先考慮加有403或某些芳香胺醚進入體(ti) 係（它們(men) 所起的作用是首先與(yu) -NCO反應，其生成物與(yu) 其它組份互溶、乳化穩定性提升，並保證發泡體(ti) 係初期成核穩定，也就是避免迸泡，從(cong) 而使泡孔細密）其次聚醚本身單獨發泡其泡孔結構要好（例如以山梨醇為(wei) 起始的635SA比蔗糖為(wei) 起始的1050泡孔要細密均勻得多，還有含有甘油為(wei) 起始劑的835比1050細密，即便是所謂的4110牌號的聚醚，含丙二醇起始的比二甘醇的好。聚醚生產(chan) 的聚合催化劑不同，所生產(chan) 出的聚醚性狀也有差異：氫氧化鉀催化的聚醚分子量分布比二甲胺催化的要窄。另外：聚醚生產(chan) 時的工藝控製—–溫控、抽真空、PO–也就是環氧丙烷流量控製、PO原料質量、後處理等等—–也都會(hui) 直接影響聚醚發泡的泡孔結構）第三，可以考慮加入一些可以改善泡孔細密度的聚酯成份。第四，適當加入低粘度物調整總體(ti) 粘度（如210聚醚）
3、耐低溫抗收縮性要好。這個(ge) 無須贅言。一是官能度，總體(ti) 平均要4以上。其次是發泡體(ti) 成型後空間交聯點分布均勻（直觀解釋是：主聚醚反應活性盡量相差不大，連續的近似的空間結構要穩定得多。）
4、粘結性好。所謂粘結性表麵上是指泡沫體(ti) 與(yu) 冰箱、冷櫃外殼和內(nei) 膽之間的粘合，其實是指泡體(ti) 柔韌性，以及抗收縮性，（水份用量、降低總體(ti) 羥值，添加柔性結構成分，如210、330N之類都可以改進泡沫對殼體(ti) 的粘附性）
5、成本較低。目前冰箱、冷櫃行業(ye) 競爭(zheng) 白熱化，性能極佳價(jia) 格昂貴的組合料沒人用的起，所以我們(men) 必須為(wei) 成本考慮（比如芳香聚酯價(jia) 位要比聚醚的低，可以加一些。）
6、安全性。這是對環戊烷體(ti) 係的特別要求（至少環戊烷不象F11那樣想加多少就加多少，不難理解加多環戊烷的更具有安全隱患）
7、保證發泡生產(chan) 工藝的連續穩定性 冰箱、冷櫃連續生產(chan) 線一般控製很穩定，但不排除偶爾的工藝參數波動，比如料溫、環境溫度高個(ge) 一兩(liang) 度，黑白料比例在小範圍內(nei) 波動等等，所以要求組合料有一定的“寬容性”
8、黑料配伍。各款黑料自身性狀、活性不同，那麽(me) ，白料體(ti) 係調整一下有時就顯得異常必要。（配合5005的沒事，絕不代表與(yu) 44v20可以任意切換）
主聚醚聚酯的選取方向
1、相溶性。指 “ 聚醚、聚酯/矽油/水/催化劑/物理發泡劑 ”所組成的體(ti) 係要互溶性好，均相穩定—–至少存放一段時間不能分層。
2、官能度構成及骨架類型。原則上說官能度越高，所發泡體(ti) 的物理性能數值（尺寸穩定、抗壓強度等）就越“理想”，但往往官能度高的聚醚粘度偏大（多掛PO也能降低粘度，價(jia) 格又下不來），所以，平均一下，4個(ge) 官能度馬馬虎虎可以對付了； 另外，如果聚醚體(ti) 係中有芳香結構（環）引入，無疑也會(hui) 提升泡體(ti) 的物理性能。
3、反應活。含有伯羥基結構的聚醚（和諸如三乙醇胺之類的小分子交聯劑)活性高，卻多多少少會(hui) 影響發泡反應的中後期流動性。所以，其加入量一定要控製在某環圍內(nei) 。
4、羥值搭配。根據水用量、黑白料比例預設，可以大體(ti) 反算出主份平均羥值範圍，一般為(wei) 380-410mgKOH/g
5、經濟性。不僅(jin) 是指聚醚、聚酯采購價(jia) 格低，還應綜合其他方麵考慮黑白料比例，畢竟現在黑料價(jia) 格高企
6、市售采購之方便性。好不容易調整出一個(ge) 配方，結果原料市麵上隻是你有用別人不會(hui) 問津，除非財大氣粗每月用量驚人，否則配料供貨能不能保障就隻得看“交情”淺薄。
勻泡劑（矽油）的選擇
1、與(yu) 組合料其它成份的配伍性。這個(ge) 不難理解，否則，生產(chan) 矽油的廠家就不會(hui) 編出那麽(me) 多型號了——什麽(me) F11型、141B型、環戊烷型、全水型、聚酯型、蔗糖聚醚型等等。矽油型號選配得當，可以明顯控製導熱係數低限化。
2、與(yu) 黑料的配伍性、核化能力。這個(ge) 關(guan) 注的人不多。其實多數情況下“泡孔不好”就是矽油對“黑白料整個(ge) 體(ti) 係的乳化能力不夠”所致。
3、流動性。能使發泡體(ti) 係泡孔細密的矽油可以明顯提升發泡流動性，同時另外一個(ge) 佐證是：發泡速度略有加快。
4、穩定性及用量。有些矽油遇見水、堿性催化劑、含氯發泡劑或含氯阻燃劑時會(hui) 逐漸變質；有些則必須加大用量（用量2.5%以上）才會(hui) 顯示它是矽油。
5、價(jia) 位。能用22元/kg搞定的就不必去用進口的45元/kg，要知道每噸組合料中矽油14kg那差價(jia) 就是過200元了。
水份額的確定
1、粘結性。水用量多，泡體(ti) 表麵偏脆，與(yu) 殼麵的粘結性就差，一般冰箱、冷櫃料水用量1.7-2.3%（專(zhuan) 指141B體(ti) 係和環戊烷體(ti) 係）
2、物理發泡劑體(ti) 係的選取。現在到處喊著環保，141B早就說要限量使用了，可市麵下居然還有F11型（或勾兌(dui) 型F11）組合料交易。水用量隻好隨行論價(jia) ：F11型的—0.6/1.6， 141B型的—1.7/2.2, 環戊烷型的—2.0/2.4
3、經濟性.水確實很便宜的,不過它用多了,黑料量就得加上去,於(yu) 是還是不合算的機會(hui) 大（自然，是使用組合料的客戶買(mai) 單。
催化體(ti) 係確定
1、前期要求。以前很多朋友認為(wei) 乳白起發慢一些,等料子稀哩嘩啦地流到各自“崗位”底下後再直發起來。其實不然，其一：液態料子極易從(cong) 箱體(ti) 縫隙中漏出去造成汙物粘模；其二：影響泡孔細密度和整體(ti) 結構，從(cong) 而拔高泡體(ti) 導熱係數；其三：起發速度加快反而會(hui) 加快發泡料行進速度。 一般說來，出槍乳白時間6-8秒好。
2、中期流動。在發泡定型期間，中期流動時間段（拉絲(si) 減去乳白時間）越長越好，可以保證泡體(ti) 填充箱體(ti) 各個(ge) 角落，又不至於(yu) 泡孔變形嚴(yan) 重。理想的狀態是拉絲(si) 開始前3-5秒鍾，泡料已經充填到位，遠端排氣孔有明顯逸料出現。
3、後期固化。這個(ge) 要求不必太嚴(yan) ，反正連續生產(chan) 中模具不是冰冷的，如果生產(chan) 線有保溫炕道，不怕到期收不了莊稼。
4、建議搭配。Am-1 + 環己胺 。
工藝確認
1、發泡體(ti) 係確定：141B的還是環戊烷的。水量/物理發泡劑量的範圍預定2、首先鬧清楚目標生產(chan) 線的工藝細節：發泡機類型、灌注流量、灌注前的溫控數值、炕道保溫溫控值及保溫時間、箱體(ti) 灌注口在哪及發泡料流經路線行程、灌注後合模封洞操作過程。3、目前（工作）環境溫度、濕度變化情況。4、向現場作業(ye) 員、質檢員求詢目前現行工藝、原料有什麽(me) 缺陷和請他們(men) 提出什麽(me) 其他具體(ti) 要求
具體(ti) 試驗
1、相溶性： ①100ml小燒杯加一短玻璃棒，歸零，依次倒入主聚醚（聚酯）攪勻看是否透明。②加入矽油、催化劑、水，攪勻，看是否透明。③加入物理發泡劑攪勻看是否透明（注意攪拌後揮發的物理發泡劑要補回）。④預配的組合料樣品要存放至少3天透明不分層才好。⑤組合料樣分別放在35、15℃下貯存24hr看是否透明⑥有條件時，需要測設計中的組合料粘度（25℃及正常生產(chan) 狀態下的溫度）看是不是粘度隨溫度變化有大幅度的波動。
2、抗收縮：自由發泡樣1hr後切成規則方形體(ti) ，量取定邊尺寸後放在-20℃冰櫃中24hr看尺寸變化情況，2%以內(nei) 的線性收縮可以接受
3、自由發泡：按設計的黑白料比例、溫控執行自由發泡，關(guan) 注料速、芯密度和拉絲(si) 痕跡。
4、流動性：自由泡密度、速度確定後，一定要進行流動性試驗。 簡易方法是：定量發泡料（一般為(wei) 200g）攪勻後立即在發泡杯口套上稍大一點的長筒塑料袋，拉直垂直向上任由泡料向上生長直至定型（要兩(liang) 個(ge) 人操作）。杯口至頂高度L與(yu) 料重G的比值將作為(wei) 一個(ge) 重要參數來評估組合料的流動性，L/G越大，流動性越好，此後還要分段測取芯密度作為(wei) 輔助參考（自低向高密度差不能太大，否則流動性也不能視作良好，特別是高點那一段）其實，如果試驗做多了，在正常自由泡發泡時，可以看杯中殘留泡的形狀來大致判斷流動性的優(you) 劣：泡提出杯後越象蘑菇越好，越象直棍則越差。
5、工藝條件寬容性：①執行預設溫控+3、-3℃的發泡，看是否還保持良好的流動性及泡孔結構（“快料”與(yu) “慢料”的泡孔不能落差太大）②進行白料恒定量，黑料量+10%、-10%的自由發泡試驗，常溫下30min時泡體(ti) 沒有明顯收縮的就算過得去。
[試產(chan) ] 之 “冰箱、冷櫃”類
這個(ge) 簡單了，整桶料子上機試產(chan) ，按預定（或現實執行）的工藝條件生產(chan) ，成品裝機打冷，看箱體(ti) 收縮情況和保溫情況。一般程序：試產(chan) 箱中成品泡體(ti) 要取樣測試導熱係數等綜合數據。現場需要微調的一般是：泡料溫控、黑白料比例、添加催化劑、熟化溫度調整
仿木產(chan) 品 之 組合料/工藝控製（內(nei) 部討論版） [白料體(ti) 係要求及製品要求]
1、白料粘度：涉及到出槍後的初始流動性（機發泡型）、攪拌混合效果（包括手工發泡型）以及出槍流量大小和黑白料比例，原則上不應高於(yu) 2000mPa.S（25℃，以下同），高密度的（自由泡密度130kg/m3以上者）例外。
2、相容性：除非現配現用或是白料整桶上機邊攪邊打，白料應該均相透明不分層（如果選用濁點較低的矽油白料低溫狀態下也可能不透明，但不可以分層），手工料更是如此。
3、流動性：一般仿木料流動性要求不太高，這取決(jue) 於(yu) 其自身生產(chan) 工藝的合理安排。對於(yu) 特型尺寸閉模澆注產(chan) 品還是要求料子發泡過程中要有不錯的流動性，至少它會(hui) 影響產(chan) 品密度分布。
4、適應黑料品種與(yu) 黑白料比例變化：白料體(ti) 係好能在稍作工藝參數（料溫、管壓等）調整的情況下切換黑料品種（M20S、44V20、5005等）或是在黑白料比例合理波動範圍內(nei) 保證製品合乎要求。
5、製品外表結皮厚度與(yu) 硬度：仿木製品至少要保證表麵“夠硬”，一般都要求表皮有一定的厚度以保證表麵硬性。具體(ti) 指標由於(yu) 涉及到產(chan) 品密度要求和作業(ye) 環境溫度、濕度變化等因素而難以量化。有些特型產(chan) 品則要求裏、外都要剛硬，甚至能打自攻螺絲(si) 而不滑絲(si) 。
6、製品表麵光潔度與(yu) 氣泡：製品表麵應光潔，不能有氣泡、針眼、暗泡（有些產(chan) 品的背麵可以降低要求，如畫框、壁掛）
7、白線：這是容易出現的缺陷（製品表麵出現不規則的偏白塊斑、長線斑，該處明顯偏軟），要盡量避免，至少白斑處要足夠硬。
8、泡孔細密度：製品內(nei) 部泡孔致密、勻稱，鶴立雞群的大泡眼（直徑0.2mm以上）越少越好。
9、上漆及貼金箔：製品噴漆或粘貼金箔後不剝落、鼓泡。
10、耐形變：製品穩定，長尺寸毛胚品開模後不僅(jin) 不能“見冷回縮”，終產(chan) 品飄洋過海曆經嚴(yan) 寒酷暑也不能變形。
11、抗衝(chong) 擊：有足夠的韌性（通常可耐1米高的平摔、拋摔）。
12、製品表麵耐溶蝕：上漆貼箔前，製品往往需要用溶劑洗去脫模劑、粗糙化處理，過不了這關(guan) 肯定不行
[原料選取簡述]
一、主聚醚（聚酯）:
①多數情況是“4110”為(wei) 主（多數份額是60%以上）。作為(wei) 一個(ge) 為(wei) 廣泛應用的硬泡聚醚品種，它具有較為(wei) 理想的剛性骨架和柔性長鏈（蔗糖與(yu) 二元醇為(wei) 起始劑接枝環氧丙烷），價(jia) 格也合適。市場上適用於(yu) 仿木的並不多，至少要求質量穩定，那些摻雜的、羥值/粘度隨PO價(jia) 格陰晴不定的、泡孔不夠細密的好不要選用。 就4110的生產(chan) 配方來說，適合做仿木的是[蔗糖+甘油]起始型（可惜，截止目前我隻用過兩(liang) 次，現在好像沒得賣），其次是[蔗糖+丙二醇]起始型，剩下的是[蔗糖+乙二醇或二甘醇]起始型。其他勾兌(dui) 型的真的不好用。4110的規格指標也有講究，粘度：一般是2500-3500mPa.S，用作全水發泡體(ti) 係的還要低一些。羥值：高於(yu) 430mgKOH/g的做出來的產(chan) 品隻硬不韌，需要摻加其他低羥值的聚醚配合，好是380-420mgKOH/g這個(ge) 範圍內(nei) 的。色度外觀：顏色太深的本身就說明聚醚生產(chan) 過程中控製不好，再者由此做出來的產(chan) 品外觀也會(hui) 偏暗並使白線對比更刺眼，多數客戶對此不會(hui) 滿意。
②403。 建議多少要加一些（3-12%）。有了它，泡孔會(hui) 細密，產(chan) 品表麵的氣泡、針眼、暗泡就少得多，產(chan) 品的整體(ti) 硬度也會(hui) 提升。毛病是太粘不利於(yu) 白料粘度控製。目前市場上的403也是良莠不齊，真正的403應該是乙二胺起始的，原料確實貴了一些（好像是超過20元/kg），就有人打歪主意，起始劑裏加有尿素、甘油，或是把PO量加大來降低成本。加尿素的氨氣味很重，泡孔偏粗，加甘油的硬度受影響，多接PO的403粘度較低也是硬性不夠。
③山梨醇型。以635係列為(wei) 代表（10-20%）。成本考慮可以不加，但是用後也可以明顯改進產(chan) 品整體(ti) 硬度和表麵效果（光潔、針眼等什麽(me) 的）。麻煩：這類聚醚粘度不小價(jia) 格也偏高。
④軟泡聚醚。220、210、330N、甚至接枝聚醚（36/28之類）。普通硬質仿木料可以不加。做高檔品、花盆類的一定要加。這類聚醚羥值低，產(chan) 品柔韌性好，產(chan) 品的表麵結皮厚度會(hui) 改善。缺點：除了210外，其他的與(yu) 主聚醚互溶性差，愛分層鬧獨立。
⑤聚酯類。芳香聚酯類（視原料的質量、品性，5-20%）。原則上不鼓勵使用。添加大的目的是成本“合算”，不過要是小料配合不當麻煩也多多。酸值偏高會(hui) 造成泡孔粗、針孔多甚至製品表麵會(hui) 出現“白霧”
⑥其他多元醇。（8%以內(nei) ）。有多種天然植物油或其改性衍生物可以用，能改進產(chan) 品柔韌性，還可以稍微降低成本。風險同⑤，用不好後果自負。
⑦其他思路：如果產(chan) 品屬於(yu) 高附加值的產(chan) 品，可以考慮用進口的相似聚醚，特別是全水發泡體(ti) 係的，國產(chan) 聚醚原料很難達到Dow的水準。
二、輔助小分子物：（0.5-3%）有甘油及其起始的小分子聚醚、N乙醇胺（N：一、二、三）、小分子二元醇類、甚至MOCA，功用是先期反應、整體(ti) 加硬、或是加表皮厚度硬度、縮短生產(chan) 周期。也是要選取合適型號、用量合理。
三、矽油：（1.5-2.5%）
這個(ge) 是跟著其他原料走的（原料搭配），一般的硬泡矽油都可以用，但要想改進產(chan) 品的一些品性（泡孔細密、白線、流動性）還是應該費點。價(jia) 格24元/kg以下的好不要用。尤其注意聚醚（酯）主體(ti) 變化後矽油型號可能要換。
四、催化劑：①前期型的：ROAOCAT-A1，ROAOCAT-5催化劑,功用是控製起發時間，帶動其他催化劑發揮功效、改善泡孔細密度、改善發泡過程的流動性。用量0.5%以內(nei) ，視“水”的用量而定，天氣狀況穩定時好是個(ge) “定數”②平穩型的：ROAOCAT-8 Catalysts，用量0.3-0.6%，目前性價(jia) 比高的硬泡催化劑，各期催化能力很平均。③主催化劑：A-33仿木料中必不可少的催化劑，直接影響結皮效果和產(chan) 品硬度，用量至少0.4%。這裏的A-33是指固胺（三乙烯二胺）加小分子二元醇溶解的，不是市售的海綿上用品（有很多假冒品）。④有機錫：ROAOCAT-D22好，用量極少（萬(wan) 分之一）就可以明顯改進結皮效果和縮短開模時間。需要注意的是：小心白料的儲(chu) 存周期，因為(wei) 普通有機錫都是不耐水解的錫催化劑，會(hui) 慢慢失效，像D22，用在組合料中一周以後失效跡象就很明顯了，建議動用耐水解型的。⑤三聚類的：好用ROAOCAT-41 （0.3-0.5%） 加硬而不影響泡孔結構。有一段時間用過DMP-30達0.5% 效果不太理想。也可少量用二甲基乙醇胺，。⑥其他類型的：二甲基苄胺（0.5%）改進製品品質並不好，除非用於(yu) 較低密度的、尺寸偏長的、閉模灌注的裝飾用線角板，可以改善料子的流動性。ROAOCAT-112催化劑可以加厚結皮，增加泡沬硬度.
五、發泡劑配合 現在多數是 141B/水 發泡體(ti) 係。水量0.2-0.7%，普通仿木料141B一般不要超過10份。141B的使用量會(hui) 直接影響結皮厚度與(yu) 硬度，用多了也會(hui) 造成表麵有暗泡
六、其他助劑降粘度、色料、抗黃變等 可以加點不反應的東(dong) 西降低白料粘度，比如DBP之類的來個(ge) 3% 。色料、抗氧化劑等直接加進去就行了，無須多慮。
七、填料 這裏隻針對手工發泡。 可以加惰性細粉類的東(dong) 西加強剛硬性。注意：不能加含水量過高的東(dong) 西。
