RIMPUE反應(yīng)注射成型

RIMPUE反應(yīng)注射成型第1頁(yè)/共39頁(yè)二：RIM法的優(yōu)點(diǎn)1、能耗低：VSTIM，原料為低粘度液體，沖模壓力較低；反應(yīng)放熱大，模溫低；模具加持力較小。2、模具強(qiáng)度要求低：制品所需壓力低。3、應(yīng)用廣泛：適用于聚氨酯、聚脲材料、環(huán)氧樹(shù)脂、尼龍、雙環(huán)戊二烯、聚酯等材料的加工成型。4、RIM工藝對(duì)制備大型制品、形狀復(fù)雜制品、薄壁制品更為有利，產(chǎn)品表面質(zhì)量好，花紋圖案清晰，重現(xiàn)性好。5、無(wú)需普通塑料熱塑成型所需的昂貴的熱流道體系，設(shè)備費(fèi)僅為熱塑型結(jié)構(gòu)泡沫塑料成型設(shè)備的1/2～1/3，且生產(chǎn)出的制品無(wú)成型應(yīng)力、成型周期短、生產(chǎn)效率高。第2頁(yè)/共39頁(yè)6、物料以液體形態(tài)注入模具，有利于生產(chǎn)斷面形狀復(fù)雜的制品，可嵌入插入件一次成型，也可以在液體原料中添入某些增強(qiáng)材料?？梢灾苽鋷в休^厚加強(qiáng)筋的制品，普通塑料壁厚和加強(qiáng)筋厚之比最大為1:0.3，而R1M工藝可生產(chǎn)高達(dá)1:0.8的厚筋制品。7、可以使用模內(nèi)涂裝技術(shù),減少制品后涂裝工序。降低加工成本。第3頁(yè)/共39頁(yè)三、RIM工藝流程RIM-PUE成型工藝主要由配料、計(jì)量、混合、注射充模、固化和后處理等工序組成。原料液一般分為A、B兩組分，其中A組分主要由高活性聚醚、擴(kuò)鏈劑和催化劑構(gòu)成，B組分主要是異氰酸酯，A、B兩組分經(jīng)計(jì)量、高壓碰撞混合后注入密閉的模具中，在模腔內(nèi)混合物料同時(shí)發(fā)生擴(kuò)鏈與交聯(lián)反應(yīng)，固化、脫模后經(jīng)適當(dāng)修整獲得RIM-PUE制品。第4頁(yè)/共39頁(yè)P(yáng)U鞋底原液組成：其主原料為A料和B料

⑴其中A料主要是聚合多元醇：分為聚酯和聚醚多元醇。聚酯多元醇制得的聚氨酯鞋底具有優(yōu)良的機(jī)械性能和耐油性。聚醚多元醇制得的鞋底則具有良好的耐水解性和低溫柔軟性，并且容易加工，價(jià)格也比較便宜。主要采用①（聚酯型）聚己二酸丁二醇酯二醇，聚己二酸乙二醇丁二醇酯二醇。②（聚醚型）聚氧化丙乙烯醚二醇，聚四氫呋喃醚二醇。以來(lái)表示聚多元醇。第5頁(yè)/共39頁(yè)①聚己二酸乙二醇酯二醇常用產(chǎn)品舉例（聚酯多元醇）②聚己二酸乙二醇－丙二醇酯二醇

③聚己二酸-1,4-丁二醇酯二醇第6頁(yè)/共39頁(yè)聚醚多元醇

①.聚氧化丙稀二醇（PPG)

②.聚氧化丙稀三醇第7頁(yè)/共39頁(yè)⑵B料為多異氰酸酯（鞋底用MDI）二苯基甲烷二異氰酸酯（MDI）二苯基甲烷二異氰酸酯（MDI）是重要的二異氰酸酯；MDI分子量大，蒸氣壓小，對(duì)工作環(huán)境污染小，單體可以直接使用，因此其產(chǎn)量不斷提高，在聚氨酯泡沫塑料、彈性體方面的應(yīng)用越來(lái)越廣。MDI具有反應(yīng)速度快、安全系數(shù)較高、節(jié)能環(huán)保、產(chǎn)品多樣化等優(yōu)點(diǎn).MDI的化學(xué)結(jié)構(gòu)主要為4,4-MDI，此外還包括2,4-MDI和2,2-MDI。（4,4‘-MDI）（2,4’-MDI）（2,2‘-MDI）第8頁(yè)/共39頁(yè)能用于反應(yīng)的多異氰酸酯包括脂肪族、環(huán)狀脂肪族和芳香族多異氰酸酯。最適宜的多異氰酸酯是芳香族多異氰酸酯，為增加分子鏈的硬段剛性，鞋底所用的異氰酸酯主要是含有兩個(gè)苯環(huán)結(jié)構(gòu)的芳香族二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)，它的毒性較小，而且賦予產(chǎn)品良好的機(jī)械性能和曲撓性。芳香族多異氰酸酯合成的聚氨酯樹(shù)脂戶外耐候性差，易黃變和粉化，屬于“黃變性多異氰酸酯”，但價(jià)格低，來(lái)源方便，在我國(guó)應(yīng)用廣泛.

脂肪族多異氰酸酯耐候性好，不黃變，其應(yīng)用不斷擴(kuò)大，歐、美等發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)成為主流的多異氰酸酯單體；第9頁(yè)/共39頁(yè)MDI常溫下為固體，桶裝后形成整塊固體，只有熔融后才能計(jì)量使用，能耗大，使用不便，而且在常溫下貯存易產(chǎn)生自聚而變質(zhì)，而且MDI活性大，穩(wěn)定性差，其改性產(chǎn)品—液化（或改性）MDI應(yīng)用更廣。其在常溫下是液體，不僅改善了工藝性能，而且提高了儲(chǔ)存穩(wěn)定性。液化MDI主要包括三種類(lèi)型：

a.氨基甲酸酯化MDI該法用大分子多元醇或小分子多元醇與大大過(guò)量的MDI反應(yīng)生成改性的MDI，常溫下該產(chǎn)物為液體，NCO含量約20%，貯存穩(wěn)定性也大大提高。

第10頁(yè)/共39頁(yè)

b.混合型MDI該法系將4,4’-MDI與其他多異氰酸酯拼合而成。常用的拼合多異氰酸酯包括2,4’-MDI、TDI、聚合MDI及氨基甲酸酯化MDI等。此法操作簡(jiǎn)單，但拼混原料規(guī)格、配比要求高。該產(chǎn)品—NCO含量25%～45%c.碳化二亞胺改性MDIMDI在磷化物等催化劑存在下加熱，發(fā)生縮合，脫除CO2，生成含有碳化二亞胺結(jié)構(gòu)的改性MDI。該產(chǎn)品—NCO含量約30%.多異氰酸酯由表示。第11頁(yè)/共39頁(yè)催化劑

在鏈增長(zhǎng)反應(yīng)(羥基-異氰酸酯反應(yīng))和發(fā)泡反應(yīng)(異氰酸酯-水反應(yīng))兩者之間建立較好的平衡。使聚合物的形成和氣體的發(fā)生速率互相協(xié)調(diào)。廣泛使用三亞乙基二胺(DABCO)和二月桂二酸二丁(DBTDL)作催化劑，可分別單獨(dú)使用或共同使用。二月桂二酸二丁基錫三亞乙基二胺第12頁(yè)/共39頁(yè)錫催化劑主要加速-OH基團(tuán)與異氰酸酯基的反應(yīng)，使用錫催化劑時(shí)，材料的初始強(qiáng)度良好，脫模時(shí)間短，但反應(yīng)混合物在模腔中的流動(dòng)性相對(duì)較差，制品產(chǎn)生縮痕。DABCO既加速-OH基與-NCO基團(tuán)的反應(yīng)，又加速水同異氰酸酯的反應(yīng)，使用胺催化劑時(shí)，反應(yīng)混合物在模腔中的流動(dòng)性較好。第13頁(yè)/共39頁(yè)擴(kuò)鏈劑

鞋底所用的擴(kuò)鏈劑大多是一些含有多官能團(tuán)的活性氫化和物，如分子量較小的多元醇和多元胺類(lèi)化臺(tái)物。以常用的丁二醇擴(kuò)鏈劑為例．它們對(duì)鞋底的影響如表2所示第14頁(yè)/共39頁(yè)由表2可以看出．在密度相同的情況下，丁二醇含量越高，分子鏈中硬段含量增加，使制品硬度增大，伸長(zhǎng)率下降。如果丁二醇含量一定．要求制備不同硬度的制品，則可以改變發(fā)泡劑的用量來(lái)調(diào)整密度。第15頁(yè)/共39頁(yè)聚氨酯鞋底原料的合成原理（1）鏈增長(zhǎng)反應(yīng)第16頁(yè)/共39頁(yè)鏈增長(zhǎng)反應(yīng)也可以簡(jiǎn)化為第17頁(yè)/共39頁(yè)第18頁(yè)/共39頁(yè)

RIM機(jī)組

對(duì)于RIM機(jī)組來(lái)說(shuō)，不但要求機(jī)器完成向模內(nèi)的注射操作，而且還要完成化工操作，即由各化學(xué)組分組成的原料，在以均一的溫度、精確穩(wěn)定的比例、充分均勻地混合等工藝條件下，注入模內(nèi)形成規(guī)定形狀的聚合物制件。

第19頁(yè)/共39頁(yè)

RIM機(jī)組的工藝流程簡(jiǎn)圖第20頁(yè)/共39頁(yè)低壓循環(huán)的工藝過(guò)程及作用

低壓循環(huán)的簡(jiǎn)單流程是:低壓循環(huán)泵將料罐內(nèi)的物料抽出、流經(jīng)熱交換器，由另一通路返回料罐。低壓循環(huán)的目的主要是控制物料溫度，防止物料分層，使物料均一化。原料貯罐一般由普通低碳鋼或不銹鋼材料制成，內(nèi)壁可涂覆一層酚醛樹(shù)脂以利于清洗，同時(shí)也起到防腐蝕作用。

為了控制反應(yīng)物的活性和撞擊混合所需的適宜粘度，料液的溫度必須嚴(yán)格控制。在低壓循環(huán)回路中設(shè)置熱交換器以實(shí)現(xiàn)原料的自動(dòng)溫度調(diào)節(jié)。

第21頁(yè)/共39頁(yè)對(duì)于聚氨酯RIM，物料溫度一般控制在30℃

-65℃

，實(shí)際溫度根據(jù)具體情況而定。溫度精度應(yīng)在士2℃以?xún)?nèi)。原料貯罐通常設(shè)置有馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的攪拌器，幫助化學(xué)混合物達(dá)到均勻混合和均一的溫度。此外，貯罐所有進(jìn)料管的出口都必須低于罐內(nèi)原液的最低液面，防止空氣混入物料內(nèi)。原料貯罐還應(yīng)用干燥空氣或氮?dú)獾冉橘|(zhì)在貯罐內(nèi)液面的頂端加壓，壓力一般為0.10MPa-0.31MPa，目的是隔絕外界空氣中的水分，補(bǔ)償濾網(wǎng)及管路的壓力損失，保證計(jì)量泵以正壓進(jìn)料，避免抽空造成的計(jì)量誤差。第22頁(yè)/共39頁(yè)高壓計(jì)量及循環(huán)系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要由高壓計(jì)量泵、過(guò)濾器、高壓軟管及混合頭等組成。高壓循環(huán)過(guò)程是:物料從料罐流出，經(jīng)高壓計(jì)量泵，通過(guò)高壓軟管至混合頭后，換向返回料罐。高壓循環(huán)時(shí)間比較短，只有幾十秒或幾秒。高壓循環(huán)的作用：高壓循環(huán)的目的是使計(jì)量泵正常工作，通過(guò)循環(huán)軟管把溫度均勻的化學(xué)反應(yīng)物料從貯罐內(nèi)輸送到混合頭，做好注射前的準(zhǔn)備。其整個(gè)過(guò)程是:低壓循環(huán)閥門(mén)關(guān)閉，高壓計(jì)量泵開(kāi)始工作，建立穩(wěn)定的系統(tǒng)壓力;待兩組分壓力平衡時(shí)，開(kāi)啟混合頭進(jìn)行注射;注射完畢后，混合室關(guān)閉，在延續(xù)短時(shí)間的高壓循環(huán)后，機(jī)器重新回到低壓循環(huán)狀態(tài)。第23頁(yè)/共39頁(yè)計(jì)量泵

精確的計(jì)量比是任何化學(xué)反應(yīng)最基本的要求，連續(xù)、精確、穩(wěn)定的計(jì)量比控制是RIM機(jī)首要解決的關(guān)鍵問(wèn)題。計(jì)量泵不僅要穩(wěn)定地提供物料所需的體積(計(jì)量精度應(yīng)在士0.50%以?xún)?nèi))，而且還要以壓力的形式提供混合能(壓力一般為10—20MPa)。由于異氰酸酯能與空氣中的水反應(yīng)生成脲固體，因此泵必須具有特別的密封結(jié)構(gòu)。另外，泵必須能適用于高粘度或低粘度的物料，還必須具備在很低的壓力作用下能吸引反應(yīng)料液的優(yōu)良性能等。用于高壓計(jì)量的泵主要是往復(fù)式柱塞泵，它可以分成兩種類(lèi)型:多沖程動(dòng)力泵和單沖程柱塞泵。第24頁(yè)/共39頁(yè)撞擊式混合頭系統(tǒng)

混合頭的作用是使各組分在混合頭內(nèi)瞬間充分混合，混合物以靜態(tài)層流狀平穩(wěn)地注入模腔。一般來(lái)講，撞擊式混合頭應(yīng)由以下部分構(gòu)成:(1)換向元件作用是把各物料從循環(huán)系統(tǒng)切換到混合系統(tǒng)。關(guān)閉混合室

(即清潔混合室)或混合注射等操作都由液壓控制換向的柱塞完成。

(2)物料進(jìn)口元件控制物料進(jìn)人混合室并能調(diào)節(jié)流速的注孔或噴嘴裝置，其形式有兩種，一種是柱型噴嘴，另一種是圓錐型的噴嘴。圓錐形噴嘴的混合質(zhì)量要好于圓柱形的。圖4-9所示為噴嘴的一些特性曲線。第25頁(yè)/共39頁(yè)(3)混合室(或腔)混合室是各反應(yīng)組分匯集并瞬間混合的地方，減小混合室的直徑可以改善混合質(zhì)量。其原因：①由于減短了兩個(gè)撞擊噴嘴的距離，在兩股流體碰撞之前，注射延遲時(shí)間變短，運(yùn)動(dòng)性能升高，對(duì)流體湍流混合有利;②另一方面，提高了注射速度(或者說(shuō)雷諾數(shù)Re增大)相當(dāng)于延長(zhǎng)了混動(dòng)混合的持續(xù)時(shí)間，有利于混合。圖4-10表示混合管徑的變化對(duì)混合不均勻程度的影響。注意：隨意地減小直徑也是不允許的，要通過(guò)最高的限定流速確定。第26頁(yè)/共39頁(yè)撞擊混合系統(tǒng)：最重要的是混合頭第27頁(yè)/共39頁(yè)按結(jié)構(gòu)和功能可將混合頭分為兩類(lèi):第一類(lèi)，只有一個(gè)液壓控制換向系統(tǒng)的混合頭，例如:Krauss-Maffei公司的RIM機(jī)混合頭(圖4-11)。第28頁(yè)/共39頁(yè)第二類(lèi)，換向和清潔由各自液壓元件控制的混合頭，如Hennecke公司的混合頭(圖4一12)

第29頁(yè)/共39頁(yè)混合碰撞頭工作原理第30頁(yè)/共39頁(yè)工作過(guò)程為:兩臺(tái)計(jì)量泵分別將一定配比的兩種液體材料以一定壓力泵入混合頭，材料在混合頭內(nèi)高速、高壓撞擊而混合.接著注入模具型腔，迅速發(fā)生反應(yīng)，固化成型?；旌衔锪显诨旌项^內(nèi)高速撞擊，實(shí)現(xiàn)湍流混合，噴射壓力一般為15-25MPa，流動(dòng)過(guò)程中材料的粘度小于1Pa.s，流動(dòng)的雷諾數(shù)Re應(yīng)大于200。撞擊混合反應(yīng)注射裝置由于是在湍流撞擊狀態(tài)下撞擊混合，不僅產(chǎn)生較大的壓力降，也將使材料溫度升高，因此需要進(jìn)行控溫?；旌项^的結(jié)構(gòu)參數(shù)主要是噴射孔直徑，混合室直徑和長(zhǎng)度，上述結(jié)構(gòu)參數(shù)需根據(jù)碰撞混合和反應(yīng)原理以及工藝要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。第31頁(yè)/共39頁(yè)混合動(dòng)態(tài)圖第32頁(yè)/共39頁(yè)

聚氨酯的發(fā)泡原理第33頁(yè)/共39頁(yè)聚氨酯發(fā)泡的影響因素1、異氰酸酯指數(shù)對(duì)聚氨酯發(fā)泡的影響異氰酸酯指數(shù)升高，會(huì)使材料密度下降、硬度增加，但泡沫熟化時(shí)間延長(zhǎng);異氰酸酯指數(shù)降低，則泡沫密度升高、硬度降低、泡沫熟化加快、流動(dòng)性逐漸變差。異氰酸酯指數(shù)對(duì)材料壓縮性能的影響第34頁(yè)/共39頁(yè)2、發(fā)泡劑對(duì)聚氨酯發(fā)泡材料性能的影響

發(fā)泡劑2種基本類(lèi)型；1、利用水與異