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RETé UR-16916 硬泡硅油评测

随着世界经济的高速发展,人们工业、生活水平不断提高,能源消耗大幅增加,能源问题日益凸显,与我国现行节能减排、绿色环保等政策要求严重不符,因此,节约能源和开发新能源在现阶段显得尤为重要。([1]廖朝晖.建筑节能技术的研究进展与展望[J]. 民营科技,2011(5):339.)

硬质聚氨酯泡沫因其质量轻、比强度高、导热率低、尺寸稳定性好等优点,作为保温隔热材料广泛用于冷库、冰箱、航空、石油、汽车等领域。([2]何流.谈聚氨酯泡沫保温材料的应用[J]. 建筑材料及应用,2010,36(9):164-165.)硬质聚氨酯泡沫主要由异氰酸酯、聚醚多元醇、催化剂、泡沫稳定剂、阻燃剂、发泡剂等多种物料反应而成,改变各种原料和各种助剂的配比或者物料种类,对泡沫的性能有很大影响。

泡沫稳定剂能够乳化发泡原料、稳定泡沫,使泡沫泡孔均匀、细腻,提高泡沫质量和材料的保温性能。通过使用合适的泡沫稳定剂,可以降低聚氨酯硬泡的导热系数及表面缺陷,在一定程度上可以减少材料的能耗,是减缓能源紧缺的途径之一。

根据聚氨酯硬泡市场目前状况,奥斯佳(OSiC)推出低缺陷、低K值硬泡有机硅油UR-16916,本介绍通过与市场上进口产品B-8进行对比,OSiC硬泡有机硅油UR-16916在改善聚氨酯硬泡表面缺陷的同时,还能降低聚氨酯硬泡的导热系数,可以应用在冰箱、冷库、板材、喷涂等保温领域。

1、实验部分

1.1 主要原料
聚醚多元醇A、聚醚多元醇B、聚醚多元醇C,句容宁武新材料股份有限公司;PC-5、PC-8、PC-41,空气化工产品公司;有机硅匀泡剂UR-16916,江苏奥斯佳材料科技股份有限公司;进口有机硅匀泡剂B-8;发泡剂环戊烷,佛山美龙环戊烷化工有限公司; PM-200,万华化学集团股份有限公司。以上均为工业级。

1.2 仪器与设备
Fox-200型导热系数仪,美国Laser Comp公司;高速搅拌器,德国PENDRAULIK公司;L模,爬高管,定制; HY-0580型万能测试仪,上海衡翼精密仪器有限公司。

1.3 评估配方及泡沫制备方法
采用一步法,将各原料按设计配方配成组合料,将粗MDI按一定比例倒入组合聚醚,高速搅拌10 s(3000 r/min),倒入模具或自由发泡,形成聚氨酯硬质泡沫,将泡沫在室温下熟化24 h,测试物性。基本配方见下表:

表1 聚氨酯硬泡基本配方
原料 用量/份
混合聚醚多元醇 100
泡沫稳定剂 2
PC-5 0.1-0.2
PC-8 1-1.2
PC-41 0.4-0.5
2
CP 15
粗MDI 120-125

1.4 测试标准
按照GB/T 6343-2009标准测试泡沫密度;按照GB/T 10295-2009标准测试泡沫导热系数;按照GB/T 8813-2008标准测试泡沫压缩强度;按照GB/T 8811-2008标准测试泡沫尺寸稳定性。
流动性:将发泡原液倒入特定发泡杯,封住下端口,使泡沫延爬高管上升。测定管中泡沫高度H(cm)和管中泡沫质量m(g),其比值H/m即表示流动指数(cm/g)。

2、结果与讨论

2.1、反应活性和密度
通过自由发泡以及倒入L模具发泡,对比UR-16916和B-8的发泡时间和泡沫密度,结果如下表:

表2 UR-16916和B-8的密度以及发泡时间
硅油 自由泡密度
(kg/m3
填充密度
(kg/m3
起发/s 拉丝/s 不粘手/s
UR-16916 23.6 32.5 10 59 108
B-8 23.5 32.1 10 59 109

从上表可以看出,UR-16916和B-8的起发、拉丝、不粘手时间基本一致,自由泡密度和泡沫填充密度基本上没有差别,说明UR-16916和B-8的反应活性基本一致。

2.2、组合料稳定性
将聚醚多元醇、催化剂、发泡剂等原料与UR-16916按一定配比配成组合料,在室温下静置,观察组合料稳定性,如下图1:

 



















图1 UR-16916组合料相容性          

在放置6个月后,组合料澄清、未分层,说明UR-16916的相容性较好,组合料稳定性较高。

2.3、表面缺陷
通过在L模中发泡,将泡沫表皮去掉0.5-1.5 cm,观察泡沫表面缺陷。由UR-16916与B-8制备的泡沫表面缺陷如图2所示:

  

                            












图2 B-8与UR-16916的泡沫表面缺陷

 从图2可以看出,由UR-16916制备的泡沫正、反面的表面缺陷都要明显少于B-8,出现缺陷的位置也相对较高,说明UR-16916的表面性能优于B-8。

2.4、导热系数
表3是由UR-16916与B-8制备的泡沫的导热系数:

表3 UR-16916与B-8制备泡沫的导热系数
泡沫稳定剂 导热系数/ mW/(m·k)
UR-16916 21.72
B-8 21.83

UR-16916的导热系数为21.72 mW/(m·k),比B-8的导热系数低0.11 mW/(m·k),说明UR-16916的保温功效略好于B-8。 

2.5、其他性能
表4是由UR-16916与B-8制备的泡沫的压缩强度、各向异性、流动性、尺寸稳定性等其他性能对比。

表4 由UR-16916与B-8制备的泡沫性能
泡沫稳定剂 流动指数/
(cm/g)
尺寸稳定性/% 压缩强度/kPa 各向异性
-30 120 平行 垂直
UR-16916 1.24 -0.41 -0.50 168 154 0.92
B-8 1.26 -0.39 -0.53 168 153 0.91

从表4可以看出,UR-16916的流动指数为1.24 cm/g,B-8的流动指数为1.26 cm/g,UR-16916的流动指数略低于B-8,但基本处于同一水平;
UR-16916与B-8制备的泡沫在120 ℃和-30 ℃高、低温的环境下,尺寸变化率分别为-0.41 %、-0.50 %和-0.39 %、-0.53 %,泡沫都没有发生收缩,尺寸变化率基本一致,说明UR-16916和B-8的尺寸稳定性基本一致;
UR-16916制备的泡沫平行、垂直两个方向上的压缩强度分别为168 kPa和154 kPa,各向异性为0.92;B-8制备的泡沫平行、垂直两个方向上的压缩强度分别为168 kPa和153 kPa,各向异性为0.91,两者基本一致,没有显著的差别。

3、结论
通过对比OSiC硬泡硅油UR-16916和进口产品B-8的流动性、导热系数、压缩强度、尺寸稳定性和表面缺陷等性能,结果表明:
(1)由UR-16916与B-8制备的泡沫的尺寸稳定性、流动性以及压缩强度等性能基本一致,没有太大差别,处于同一水平;
(2)由UR-16916制备的泡沫的导热系数比B-8略低,保温功效稍好;
(3)由UR-16916制备的泡沫的表面缺陷明显好于B-8。


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