bọt polyisocyanurate - polyisocyanurate foam

Bọt Polyisocyanurate
Polyisocyanurate Foam

GVHD: TS Huỳnh Đại Phú


BỌT POLYISOCYANURATE







Mở đầu
Nguyên liệu, phản ứng tổng hợp
Công nghệ sản xuất
Tính chất
Ứng dụng


Mở đầu




Giới thiệu:





Định nghĩa
Tên gọi
Cấu trúc

Lịch sử hình thành và phát triển


Giới thiệu

ĐỊNH NGHĨA: Polyisocyanurate (PIR) là một loại nhựa nhiệt rắn có mật độ kết
mạng cao được tổng từ phản ứng polycyclotrimerization của diisocyanate.

Tên gọi:





Polyisocyanurate (PIR)
Polyiso
ISO

Liên kết isocyanurate


Giới thiệu

Cấu trúc của polyisocyanurate
với các liên kết isocyanurate

bền, không có hydro linh động
và mật độ kết mạng cao


Giới thiệu
PIR không biến tính:
Mật độ kết mạng cao
⇒

Giòn, bở, dễ vỡ vụn

⇒ Không ứng dụng được
Bọt PIR biến tính: + Giảm tính vỡ vụn
+
Tính kháng cháy cao
+ Tính cách nhiệt tuyệt vời


Lịch sử hình thành
và phát triển:


Bọt polyisocyanurate được biến tính bởi urethane đã được
thương mại hóa vào năm 1996.



Sản phẩm bọt Polyisocyanurate giúp tăng khả năng kháng cháy
ngọn và tăng độ ổn định của nhựa ở nhiệt độ cao.



Haggis của I.C.I. ở Anh
phát triển một dạng bọt
được thương mại hóa
với tên thương mại là
Hexafoam vào năm 1968.




Bọt tương tự đã được thương mại hóa ở Hoa Kỳ bởi Công
ty Upjohn vào năm 1969 với tên thương mại Kode 25 và
bởi công ty Celotex Corp với tên thương mại là Thermax



Kể từ đó, bọt PIR biến tính từ urethane đã được sử dụng
ngày càng rộng rãi trên
toàn thế giới
trong ngành
công nghiệp
xây dựng.


Trong những năm gần đây, sản

phẩm bọt isocyanurate biến tính ngày
càng đước đánh giá cao về khả năng
kháng cháy nhờ có các mối liên kết ổn

định nhiệt như amide, imide, và mối
liên kết carbodiimide.

Những bọt này thể hiện độ ổn định nhiệt cao hơn và khả năng kháng cháy tốt hơn so bọt

polyisocyanurate biến tính từ urethane.


Nguyên liệu, phản ứng tổng hợp





Nguyên liệu



Isocyanate



Hệ xúc tác



…

Phản ứng tổng hợp
Biến tính

Isocyanate monomer

Chất biến tính (polyol,…)

(Trimerization)

Xúc tác

 Chất phụ gia :chất tạo bọt, chất hãm bắt cháy, chất tạo màu, chống oxi hóa…

Bọt Polyisocyanurate (polyiso, PIR)


Nguyên liệu
1.1. Polyisocyanates
1.2. Polyols
1.3. Chất tạo bọt
1.4. Chất hoạt động bề mặt
1.5. Antioxidants
1.6. Tạo màu
1.7. Xúc tác
1.8. Chất nối ngang và mở rộng mạch
1.9. Epoxides
1.10. Chất hãm bắt cháy


II. Tổng hợp

Polyisocyanate

 Isocyanate béo được tổng hợp đầu tiên bởi Wurtz năm 1849
 Isocyanate thơm được tổng hợp bởi Hoffmann

Polyisocyanate thơm được sử dụng để tổng

 Isocyanate béo không sử dụng do phản ứng

hợp foams đi từ isocyanate

chậm với nhóm OH.


II. Tổng hợp

Polyisocyanate

Sử dụng chủ yếu

• Methylene diphenyl

dạng oligomer:

diisocyanate (MDI)

PIR

•

Toluene diisocyanate (TDI),
…


II. Tổng hợp

Polyisocyanate
Tính chất vật lý của MDI


Polyol

Polyol là chất biến tính quan trọng của PIR:

Isocyanate

Polyol

Xúc tác

Chất tạo bọt,…

PIR biến tính Urethane

Bao gồm: polyol polyester và polyol polyether


Polyol polyester

Polyester béo

Axit 2 chức (axit adipic, axit phtalic …)

Glycol (EG, PG,

Polyester béo

DEG...)

Polyester béo có thể được điều chế bằng phản ứng mở vòng lactone, ví dụ với epsilon-caprolactone


Polyol polyester
Polyester thơm
Được điều chế từ sự chuyển vị ester của PET tái chế
Trộn với polyester béo tạo ra bọt PUR và PIR

Dầu caster
Một glycerol ester của axit
ricinoleic

Tạo bọt nửa cứng

Chứa nhóm OH thứ cấp


Polyol polyether
Được phân loại làm 4 nhóm:

PHD polyol

polyoxyalkylene polyol
polytetramethylene ether glycol
graft polyol (polymer polyol)

(PTMEG).

Polyoxyalkylene Polyol: Điều chế bằng cách trùng hợp anion của alkylene oxides như
ethylene hay propylene oxides

f là số nhóm chức của chất khơi mào, R là chất khơi mào, n là số mol của các phân tử alkylene oxide và
R’ là H hay CH
3


Polyol polyether
Graft Polyol (Polymer Polyol)
Bao gồm acrylonitrile- grafted, acrylonitrile- và
styrene-grafted polyether polyol

Nồng độ thấp từ 20 đến 21%
Cao hơn từ 30-50%

Acrylonitrile-styrenegrafted polyether polyol


Polyol polyether
Polyol chứa polyurea phân tán
Được sản xuất bằng phản ứng TDI với polyether polyol chứa hydrazine dưới sự khuấy mạnh

 Ưu điểm của PHD polyol bao gồm
tính chất tạo bọt lớn

 Biến tính foam mềm dẻo, foam co
tính đàn hồi cao


Polyol polyether
Polytetramethylene Ether Glycol (PTMEG)

Polymer hóa mở vòng cyclic ether ví dụ như tetrahydrofuran (THF) để sản xuất PTMEGs hoặc poly
(oxytetramethylene) glycol.


Chất tạo bọt

Hợp chất hóa học
phản ứng với nhóm
isocyanate tạo CO2

Chất lỏng ts thấp,
một thành phần không thể
thiếu

ứng

không

phản
với nhóm

isocyanate


Chất tạo bọt hóa học

Cơ chế tạo bọt bằng nước từ nhóm isocyanate

Một số nhược điểm
1. Làm nhiệt phản ứng cao hơn

2. Độ nhớt cao

độ linh động của hệ thống tạo bọt trong
khuôn kém

3. Trong hệ thống bọt cứng tỷ lệ trộn
cao

cho hiệu quả trộn kém

4. Chi phí hệ thống cao . Gần đây đã phần nào cải thiện được các nhược điểm.


Chất tạo bọt vật lý

-

Là các chất lỏng trơ có nhiệt độ sôi thấp chúng bị bay hơi do nhiệt sinh ra từ các phản ứng.
Các chất tạo bọt vật lý bao gồm: