RuBBeR

Polyurethane dạng bọt – Chất tạo bọt hóa học

Rate this Entry
Tạo khí là một phần cơ bản của sự hình thành bọt dẻo. Trong quá trình sản xuất bọt polyurethane và polyisocyanurate, hai phương pháp tạo khí được sử dụng là tạo khí hóa học và tạo khí vật lý, cũng như sự kết hợp của chúng...

Blowing Agents Các chất tạo bọt
Gas generation is an essential part of plastic foam formation. In preparing polyurethane and polyisocyanurate foams, two kinds of gas generation methods are used: chemical gas generation and physical gas generation, as well as combinations thereof. Tạo khí là một phần cơ bản của sự hình thành bọt dẻo. Trong quá trình sản xuất bọt polyurethane và polyisocyanurate, hai phương pháp tạo khí được sử dụng là tạo khí hóa học và tạo khí vật lý, cũng như sự kết hợp của chúng.
Chemical blowing agents are chemical compounds that react with isocyanate groups to generate carbon dioxide gas. A typical chemical blowing agent is water (Zaunbrecher’s patent) [36]. Other chemical blowing agents include enolizable organic compounds and boric acid [37]. Các chất tạo bọt hóa học là những hợp chất hóa học phản ứng với các nhóm isocyanate để tạo thành khí cacbon dioxyt. Một chất tạo bọt hóa học tiêu biểu là nước (phát minh của Zaunbrecher) [36]. Những chất tạo bọt hóa học khác gồm các hợp chất hữu cơ có khả năng enol và axit boric [37].
Physical blowing agents are liquids that have low boiling points and nonreactivity to isocyanate groups; they vaporize by the exotherm of foaming reaction. Physical blowing agents include various fluorine-containing compounds such as C5-hydrocarbons, azeotropes with or without halogen, and liquefied carbon dioxide. Các chất tạo bọt vật lý là những chất lỏng có điểm sôi thấp và không phản ứng với nhóm isocyanate; chúng hóa hơi do sự tỏa nhiệt của phản ứng tạo bọt. Các chất tạo bọt vật lý gồm các hợp chất khác nhau chứa flo như các hydrocacbon C5, các hỗn hợp đẳng phí có hoặc không có halogen, và cacbon dioxyt hóa lỏng.
Chemical Blowing Agents Các chất tạo bọt hóa học
The conventional gas generation reaction for flexible urethane foams is the water–isocyanate reaction [36] as shown by the following model reaction: Phản ứng tạo khí thông thường cho các bọt urethane mềm là phản ứng nước – isocyanate [36] như được thể hiện bởi mô hình phản ứng sau:
Name:  h1-Polyurethane-dang-bot.png
Views: 5450
Size:  6.7 KB
Name:  h1-Polyurethane-dang-bot.png
Views: 5450
Size:  6.7 KB
The foaming reaction is composed of two simultaneous reactions: generation of carbon dioxide gas and formation of substituted ureas. This reaction is complicated. According to Naegeli and coworkers, the reaction mechanism consists of three routes as shown in Figure 1 [38]. Shkapenko and coworkers traced the mechanism in detail and confirmed that it was correct [39]. Phản ứng tạo bọt gồm hai phản ứng đồng thời: sự tạo khí cacbon dioxyt và sự hình thành các nhóm ure thay thế. Phản ứng này phức tạp. Theo Naegeli và các cộng sự thì cơ chế phản ứng gồm ba bước như được thể hiện ở Hình 1 [38]. Shkapenko và các cộng sự đã theo dõi cơ chế này một cách chi tiết và xác nhận cơ chế này đúng [39].
Water has been used as a chemical blowing agent since the beginning of the urethane foam industry for both flexible and rigid foams. In mid 1995, low-density urethane foams, both flexible and rigid, were blown by the co-use of water and a physical blowing agent, CFC-11. However, owing to the ban of use of CFC-11, the use of water alone as a blowing agent for foams is being developed. Nước được sử dụng làm chất tạo bọt hóa học từ giai đoạn khởi đầu của ngành bọt urethane cho cả bọt mềm và bọt cứng. Giữa năm 1995, các bọt urethane tỷ trọng thấp gồm cả bọt mềm và bọt cứng đã được tạo ra bằng cách dùng kết hợp nước và chất tạo bọt vật lý, CFC-11. Tuy nhiên, do việc cấm sử dụng CFC-11, việc chỉ dùng một mình nước làm chất tạo bọt đang được tiếp tục phát triển.
The use of water alone has the following disadvantages: (a) Increased use of water results in higher reaction exotherm, which is the cause of scorching or fire. (b) System viscosity is high, so the flowability of foaming systems in the mold becomes worse. (c) In two component-rigid foam systems, mixing ratios become high, so mixing efficiency becomes worse. Việc chỉ dùng nước có những hạn chế sau: (a) Việc tăng hàm lượng nước tạo ra sự tỏa nhiệt của phản ứng cao hơn, đây là nguyên nhân của hiện tượng nung nhiệt hoặc hỏa hoạn. (b) Độ nhớt của hệ hỗn hợp cao, vì thế khả năng chảy trong khuôn của các hệ hỗn hợp trở nên kém hơn (c) Trong các hỗn hợp bọt cứng hai thành phần, tỷ lệ pha trộn cao, vì thế hiệu quả khuấy trộn trở nên kém hơn.
Name:  h2-Polyurethane-dang-bot.png
Views: 3900
Size:  18.8 KB
Name:  h2-Polyurethane-dang-bot.png
Views: 3900
Size:  18.8 KB
Figure 1.Mechanism of Isocyanate-Water Reaction, [3.99]. Hình 1. Cơ chế của phản ứng Isocyanate – Nước, [3.99].
(d) System costs are high because using water consumes higher amounts of costly polyisocyanates, but system development efforts have overcome these disadvantages. Most flexible foams are now produced by using water as a sole blowing agent. For rigid-foam blowing agents, water-blown foams have been studied, and many papers were presented at the Polyurethane Technical/ Marketing Conferences [39]. (d) Chi phí cho hệ hỗn hợp cao vì việc sử dùng nước làm tiêu hao lượng lớn hơn các polyisocyanate đắt tiền, nhưng những nỗ lực phát triển hệ hỗn hợp đã khắc phục những hạn chế này. Hầu hết các bọt mềm được sản xuất hiện nay bằng cách dùng nước như là chất tạo bọt duy nhất. Đối với các chất tạo bọt cho bọt cứng, các bọt tạo từ nước đã được nghiên cứu, và nhiều báo cáo đã được giới thiệu ở Polyurethane Technical/ Marketing Conferences [39].
Other chemical blowing agents include enolizable organic compounds as shown in Table 1. The gas generation mechanism is composed of the following steps: addition of isocyanate to enol form hydroxyl groups, prototropy of hydrogen atoms, formation of phenyl carbamic acid, decomposition to aromatic amine, and formation of carbon dioxide and urea as shown in Figure 2 [37]. Những chất tạo bọt hóa học khác gồm các hỗn hợp hữu cơ có khả năng tạo enol hóa như được thể hiện ở Bảng 1. Cơ chế tạo khí bao gồm các bước sau: thêm isocyanate vào các nhóm hydroxyl dạng enol, chuyển vị các nguyên tử hydro, hình thành axit phenyl cacbamic, phân hủy thành amin thơm, và hình thành cacbon dioxyt và ure như được thể hiện ở Hình 2 [37].
Table 3.6 Enolizable Compounds [37] Bảng 3.6 Các hợp chất có khả năng tạo enol [37]
Name:  h3-1-Polyurethane-dang-bot.png
Views: 3754
Size:  34.5 KB
Name:  h3-2-Polyurethane-dang-bot.png
Views: 3751
Size:  59.4 KB
Name:  h4-1-Polyurethane-dang-bot.png
Views: 3672
Size:  21.4 KB
Name:  h4-2-Polyurethane-dang-bot.png
Views: 3668
Size:  29.8 KB
Figure 2.Mechanism of CO2 Generation from Enolizable Compounds, [3.172]. Hình 2. Cơ chế tạo thành CO2 từ các hợp chất có khả năng enol, [3.172].
Boric acid is another type of chemical blowing agent. Ashida et al. used boric acid as a blowing agent for flexible and rigid polyurethane foams [40]. A comparison study between water-blown rigid urethane foam and boric acid-blown rigid urethane foam showed the same physical properties at the same foam densities. The gas generation mechanism from boric acid is discussed in detail in Figure 3 [37]. A comparison between water-blown and boric acid-blown foams is shown in Figure 4 [37]. Axit boric là một loại khác của chất tạo bọt hóa học. Ashida et al. đã dùng axit boric làm chất tạo bọt cho các bọt polyurethane mềm và cứng [40]. Một nghiên cứu so sánh giữa bọt urethane cứng được tạo bọt từ nước và bọt urethane cứng được tạo bọt từ axit boric đã cho thấy những tính năng cơ lý tương tự nhau ở cùng các tỷ trọng riêng. Cơ chế tạo khí từ aixt boric được bàn luận chi tiết ở Hình 3 [37]. Một sự so sánh giữa bọt được tạo từ nước và bọt được tạo từ axit được thể hiện ở Hình 4 [37].
Name:  h5-1-Polyurethane-dang-bot.png
Views: 4944
Size:  8.7 KB
Name:  h5-2-Polyurethane-dang-bot.png
Views: 4958
Size:  15.2 KB
Name:  h6-1-Polyurethane-dang-bot.png
Views: 3718
Size:  27.2 KB
Name:  h6-2-Polyurethane-dang-bot.png
Views: 3679
Size:  44.0 KB
Figure 3.Mechanism of CO2 Generation from Boric Acid [3.172]. Hình 3.Cơ chế tạo CO2từ axit boric [3.172].
Name:  h7-1-Polyurethane-dang-bot.png
Views: 3775
Size:  34.2 KB
Name:  h7-2-Polyurethane-dang-bot.png
Views: 3796
Size:  46.6 KB
Figure 4.Comparison of Physical Properties Between Water Blown- and Boric Acid Blown-Foams [3.172]. Hình 4. So sánh những tính chất vật lý giữa bọt tạo từ nước và bọt tạo từ axit boric [3.172].

Nguồn tài liệu: Polyurethane and Related Foams, trang 24 - 27
Tác giả: Kaneyoshi Ashida
Nhà xuất bản: CRC - Taylor & Francis, 2006

Người dịch đề nghị: Nhóm p - vPU
Hỗ trợ : Nguyễn Lê Thu Trang, Cty Behn Meyer Vietnam

Submit "Polyurethane dạng bọt – Chất tạo bọt hóa học" to facebook Submit "Polyurethane dạng bọt – Chất tạo bọt hóa học" to Digg Submit "Polyurethane dạng bọt – Chất tạo bọt hóa học" to del.icio.us Submit "Polyurethane dạng bọt – Chất tạo bọt hóa học" to StumbleUpon Submit "Polyurethane dạng bọt – Chất tạo bọt hóa học" to Google

Comments