聚氨酯计算公式中有关术语及计算方法
1. 官能度
官能度是指有机化合物结构中反映出特殊性质(即反应活性)的原子团数目。对聚醚或聚酯多元醇来说,官能度为起始剂含活泼氢的原子数。
2. 羟值
在聚酯或聚醚多元醇的产品规格中,通常会提供产品的羟值数据。
从分析角度来说,羟值的定义为:一克样品中的羟值所相当的氢氧化钾的毫克数。 在我们进行化学计算时,一定要注意,计算公式中的羟值系指校正羟值,即
羟值校正 = 羟值分析测得数据 + 酸值
羟值校正 = 羟值分析测得数据 - 碱值
对聚醚来说,因酸值通常很小,故羟值是否校正对化学计算没有什么影响。
但对聚酯多元醇则影响较大,因聚酯多元醇一般酸值较高,在计算时,务必采用校正羟值。 严格来说,计算聚酯羟值时,连聚酯中的水份也应考虑在。
例,聚酯多元醇测得羟值为224.0,水份含量0.01%,酸值12,求聚酯羟值
羟值校正 = 224.0 + 1.0 + 12.0 = 257.0
3. 羟基含量的重量百分率
在配方计算时,有时不提供羟值,只给定羟基含量的重量百分率,以OH%表示。
羟值 = 羟基含量的重量百分率×33
例,聚酯多元醇的OH%为5,求羟值
羟值 = OH% × 33 = 5 × 33 = 165
4. 分子量
分子量是指单质或化合物分子的相对重量,它等于分子中各原子的原子量总和。
(56.1为氢氧化钾的分子量)
例,聚氧化丙烯甘油醚羟值为50,求其分子量。
对简单化合物来说,分子量为分子中各原子量总和。
羟值
官能度分子量1000
1.56??=336650
100031.56=??=分子量
如二乙醇胺,其结构式如下:
CH 2CH 2OH
HN <
CH 2CH 2OH
分子式中,N 原子量为14,C 原子量为12,O 原子量为16,H 原子量为1,则二乙醇胺分子量为:14+4×12+2×16+11×1=105
5. 异氰酸基百分含量
异氰酸基百分含量通常以NCO%表示,对纯TDI 、MDI 来说,可通过分子式算出。
式中42为NCO 的分子量
对预聚体及各种改性TDI 、MDI ,则是通过化学分析方法测得。
有时异氰酸基含量也用胺当量表示,胺当量的定义为:在生成相应的脲时,1克分子胺消耗的异氰酸酯的克数。
胺当量和异氰酸酯百分含量的关系是:
6. 当量值和当量数
当量值是指每一个化合物分子中单位官能度所相应的分子量。
如聚氧化丙烯甘油醚的数均分子量为3000,则其当量值
在聚醚或聚酯产品规格中,羟值是厂方提供的指标,因此,以羟值的数据直接计算当量值比较方便。
%48174242%=?=
NCO TDI 的%6.33250
242%=?=NCO MDI 的%
4200
NCO =胺当量官能度
数均分子量
当量值=10003
3000==聚醚三元醇当量值羟值
当量值56100=
7. 异氰酸酯指数
异氰酸酯指数表示聚氨酯配方中异氰酸酯过量的程度,通常用字母R 表示。
式中:W 异为异氰酸酯用量
W 醇为多元醇用量
E 异为异氰酸酯当量
E 醇为多元醇当量
水当量为9
羟值
当量值56100=
872174===官能度分子量当量TDI %
100
02.42NCO ?=当量9
水醇醇异异
多元醇当量数异氰酸酯当量数)异氰酸酯指数(W E W E W R +==872
==
当量TDI 100033000==
聚酯当量07.19
11100040087150
=+=R
聚氨酯泡沫塑料计算公式及其应用
1. 聚氨酯泡沫收率计算方法
聚氨酯泡沫塑料制造时物料变动情况可按下式表示:
上式4个方程式中左边为使用的原料,右边为产物。
⑷式中:
A :为催化剂,稳定剂,泡沫稳定剂等物料中不挥发物质。
B :为催化剂,稳定剂,泡沫稳定剂等物料中挥发物质。
从以上方程式看出,聚氨酯化合物是最终产品,CO 2与CCL 3F 在发泡过程中损失,其他助剂要看是属于挥发组份还是非挥发组份。
聚氨酯泡沫塑料的收率的计算:
)(重量)
()()((水)(多异氰酸酯)(多元醇))(聚氨酯化合物)%100(3?++++++B A F CCL A
在实际计算中要分析损失物料:
⑴式中实际无损失,⑵式中CO 2逸出,⑶式中CCL 3F 汽化,⑷式中B 物质的挥发部分损失。 于⑵式中1公斤克分子的水将损失1公斤克分子的CO 2 ,其损失量为W 公斤。
即
⑶式中损失的为F 公斤。
则 F = 发泡剂CCL 3F 的全量
⑷式中损失的组份为B 公斤。
则总损失量:W+F+B
以上收率用百分率表示:
例 以普通软泡制备过程为代表做的收率计算。
当发泡配方为:
计算: F=5.0
B=0
从计算说明,按以上配方发泡,当使用原料一百公斤时则制得泡沫塑料为90.5公斤。
2. 异氰酸酯用量的计算
在聚氨酯泡沫配方中,异氰酸酯用量是根据配方中多元醇的质量指标、水的用量来计算的。 ⑴聚氨酯硬泡配方异氰酸酯用量的计算
异氰酸酯用量计算方法
每100克多元醇所需的异氰酸酯用量如下:
4418
?=水的用量W %100?++-使用原料的总计
)(使用原料的总计B F W 4418
0.4?=
W 按%5.90%1000
.20.50.45010000.58.90.20.50.450100=?++++++-++++=)(收率
式中:W —异氰酸酯用量
G —异氰酸酯当量值
g —多元醇当量值
TDI 的当量值为87、MDI 的当量值为125、PAPI 的当量值为126~127。
则多元醇所需的异氰酸酯用量:
式中:W 为异氰酸酯用量
W 醇为多元醇用量
与水反应所需的异氰酸酯用量公式
式中:G 为异氰酸酯当量值
W 水为水的当量值
9为水的当量值
发泡配方中所需异氰酸酯总量
聚氨酯泡沫制备过程中,除了多元醇和水需用的异氰酸酯用量外,还需考虑异氰酸酯过量程度(即异氰酸酯指数)及纯度。
因此,聚氨酯泡沫塑料中所需异氰酸酯总用量公式如下:
式中:W 总为所需异氰酸酯重用量
G 为异氰酸酯当量值
W 醇为配方中多元醇的总用量
W 水为配方中水的总用量
R 为异氰酸酯指数
P 为异氰酸酯纯度
对普通聚氨酯硬泡来说,指数R 一般为1.05,异氰酸酯的纯度由于生产厂家的不同而有所
g
G W 100
?=羟值
多元醇当量值1000
1.56?=g G W W ??=羟值
醇1000
1.569
水
W G W ?=P
R W W G W 1]910001.56[??+??=水羟值
醇总