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淮南市泡沫穩(wěn)定劑(硅油)講義

作者:創(chuàng)始人 日期:2022-12-27 人氣:49055

1. 硅油是什么東西

  硅油是一種有機硅的表面活性劑,在中國早叫發(fā)泡靈,外國人叫Silicone surfactant。臺灣人、香港人叫Silicoe。后來中國人通常叫做叫勻泡劑、泡沫穩(wěn)定劑。這類表面活性劑可分為Si- O- C 型和Si- C 型。Si- C鍵不發(fā)生水解, 而Si- O- C鍵在強酸或強堿條件下易水解,采用這種連接方式制得的泡沫穩(wěn)定劑不宜用于配制組合料,因為它與叔胺催化劑和水的混合物貯存一段時間后,則會因Si- O- C 鍵的水解而使產(chǎn)品失去穩(wěn)定泡沫的作用。故用于硬泡、半硬泡、高回彈的勻泡劑一般為Si- C型。其結(jié)構(gòu)一般為:

 總而言之我們說:硅油是一種在發(fā)泡過程中能使泡沫穩(wěn)定起發(fā),在泡沫上升過程中使泡沫體平穩(wěn)上升不塌泡,并使泡孔結(jié)構(gòu)均勻細密,不破泡的一種有機硅油助劑。十年前硅油的國內(nèi)產(chǎn)量比較低,并且沒進入高端市場,市場主要由歐美國家控制。經(jīng)過國人這些年的努力,硬泡硅油目前的市場主要由國內(nèi)的公司來做,并且從低端到高端,從保溫到冰箱有一系列的產(chǎn)品供應(yīng)。像我們東峻化工每年生產(chǎn)2000多噸硅油,其中有500多噸的出口,并且出口量還在上升,許多產(chǎn)品出口到歐美市場。

  2.硅油的作用

  硅油的作用簡單來說就是使發(fā)泡體系能發(fā)得起泡、能穩(wěn)的住泡、使所發(fā)泡沫的泡孔細密均勻、閉孔率高。不加硅油會塌泡,是發(fā)不出泡沫的。

  下面有一組圖片大家可直觀看一下加與不加硅油在發(fā)泡過程中的區(qū)別(右圖加過硅油)。

那么硅油是如何起到控制泡孔作用的,主要有以下幾個方面:

  2.1 乳化作用

  硅油是一種乳化劑,一端親油,一端親水,能使白料中的各組份(特別是聚醚、聚酯、發(fā)泡劑)在攪拌過程中能形成均一、穩(wěn)定的溶液,使組合料不分層。如下圖所示:

  另外在黑白料混合過程中也能起到一定的使黑白料混合均勻的作用。我們都知道,黑白料混合的越均勻,反應(yīng)就越充分,所得的泡沫的泡孔就越均勻,流動性就越好,密度分布梯度就越小。

  2.2 成核作用

  在反應(yīng)剛一發(fā)生,硅油有降低體系的表面張力,從而使體系在攪拌時使混入的空氣形成一定數(shù)量的起泡核,在泡沫起發(fā)的過程中,成核的氣泡泡核起到類似“ 晶種”的作用,使泡沫能順利形成,慢慢變大,如果泡沫形不成泡核,那么也就形不成均一的泡沫體。就像我們吹肥皂泡一樣,不加點洗衣粉或洗潔精,誰也不可以吹出一串串泡泡,只有加一點點洗衣粉才可吹出五彩的氣泡。

  2.3 穩(wěn)定泡沫的作用

  泡沫剛形成時很小很小,隨著發(fā)泡反應(yīng)的進行,泡沫也在不斷長大,不斷有氣體進入氣泡中。在泡沫固化前的這一過程中,泡沫體也還很脆弱,一不小心就會破,硅油是一種表面活性劑,有硅油的存在,它可以定向排列在泡沫的表面,保護泡沫,避免了泡與泡的合并,從而使泡沫穩(wěn)定,不至于是泡沫破裂,合并,無止境的擴大,從而保證形成一個個獨立的泡沫;

  另一方面硅油能溶解黑料(MDI)與水反應(yīng)形成的脲,從而使泡壁的張力均一,沒有應(yīng)力點,保證泡沫不破,直到泡沫體固化,形成均一高閉孔率結(jié)構(gòu)的泡沫。

  2.4 改善泡沫體的流動性、密度分布

  我們說硅油是一種表面活性劑,可以降低體系的表面張力,如下圖所示

  降低表面張力有利于提高泡沫體對基材模具的潤濕性,從而提高流動性和密度分布,減少暗泡。下面是兩組加表面活性劑和未為加表面活性劑液體流動的對比。

3. 硅油的分類

  硅油的分類還是基于它的特性來進行分類,一般分三類:一、成核能力強的硅油;二、乳化能力強的硅油;三、流動性好的硅油。其他應(yīng)用方面的分類有很多,如根據(jù)發(fā)泡劑來分類:F-11體系、141B體系、環(huán)戊烷體系、全水體系;根據(jù)用途分類:家電、板材、噴涂等。這樣分類很多,但本質(zhì)也是基于硅油自身結(jié)構(gòu)所賦與它特性,我們平時所說的不同的發(fā)泡劑選用不同的硅油,不同的用途選用不同的硅油,歸根到底還是基于以上三方面的要求和不同。


  硅油基本性能分類

  例如:1、我們都說環(huán)戊烷體系選用的硅油不同與141B體系的,為什么呢?一個很重要的原因就是環(huán)戊烷與常規(guī)聚醚體系的相溶性差。那么,要使組合料體系穩(wěn)定你要不選用特殊的聚醚,要不就選用乳化能力強的硅油。

            2、有人說我們的組合料沒有人家的出方率高,那是由于你的組合料的流動性,起發(fā)速度不夠好,你選用的硅油又是流動性很差的硅油,出方率怎么可能高呢?

  4. 硅油的選擇

  那么我們大家在實際應(yīng)用中,如何選擇合適的硅油呢?依據(jù)還是上面那幅三角圖,看你需要的是什么,要求的是什么,你想要什么樣的結(jié)果:

  例如1、如果你要求泡孔特別細,閉孔率要特別高,那你選擇偏向成核能力方面作用強的硅油,比如我們公司的H-3625,H-350,H-3625A;

         2、如果你用發(fā)泡劑量特別大,還加了相當?shù)木埘?,那你要選擇乳化能力強的硅油,比如我們公司的H-3609,H-3618,H-3606,H-693等;

         3、如果你要求要發(fā)出方率高或大塊模具泡沫的硅油,那你就選流動性好的硅油,比如我公司的H-3612,H-3625B。

         4、假如你想要綜合性能比較好的:做冰箱料,用環(huán)戊烷做發(fā)泡劑,不僅要求泡孔還要求乳化能力,流動性也不能太差,那你就選擇我公司的H-3610,H-3633,H-360等。

  不同的硅油有不同的特性,不同的硅油側(cè)重點不同。你要根據(jù)你的原料情況,不同的用途選擇適合你體系的硅油。硅油主要功用的方向確定后,再根據(jù)實際應(yīng)用的需求,挑選適當性能的產(chǎn)品,每個主要方向的的硅油都有一系列微調(diào)的產(chǎn)品供用戶選擇以滿足不同的需求。硅油的選擇我認為和找對象一樣,沒有好,只有適合。你不能要求一種硅油,乳化性好,流動性好,泡孔細。說實話,這樣的硅油還是很難找得到。你要明確你的需求才可以找到合適的產(chǎn)品。

  5. 硅油的檢驗(每一個樣至少發(fā)兩個泡),我說說實用的方法:

  硅油檢驗主要檢驗兩個方面的性能:

  5.1基本發(fā)泡應(yīng)用

  檢硅油實用的方法就是發(fā)泡,其他的方法都沒有太大的代表意義:選用單一聚醚(只用4110),硅油加0.5~1%,發(fā)泡密度在20kg左右,發(fā)泡的速度控制在起發(fā)速度在15~20S左右,催化劑也不要選太復(fù)雜,只用A-33即可。比較泡沫的泡孔結(jié)構(gòu)及流動的長度,從而就可看出不同的硅油效果差異。每個品種要做兩個樣重復(fù)比較,實驗結(jié)果可重復(fù)才有意義。

  5.2穩(wěn)定性能

  檢驗硅油及組合料的貯存穩(wěn)定性:配好的組合料,用干凈的瓶子密封起來,放入60~70℃的烘箱中存放48小時、96小時、120小時分別發(fā)泡,和未高溫貯存組合料所發(fā)的泡沫進行比較,如泡孔變化不大,那么你的組合料常溫放置3~5個月肯定不會出問題。如果泡沫明顯變大,甚至出現(xiàn)塌泡,那說明你配的組合料肯定有問題。

  6. 硅油的用量

  一般請況下我們建議硅油的用量在聚醚+聚酯總量1.5~3.0%。據(jù)不同的季節(jié),不同的用途要做適當?shù)恼{(diào)整。你使用真正百分之百的硅油加0.5份也不會塌泡,但組合料一般不會配好后立即就使用。特別是夏天高溫天氣,在存放的過程中總會有一些副反應(yīng)發(fā)生使組合料質(zhì)量下降,溫度越高反應(yīng)速度就越快。所以一般建議硅油要加到聚醚+聚酯的2%。硅油比例超過聚醚+聚酯的5%時,我們認為是沒有任何意義的(除非你使用的硅油的有效含量只有30~50%)硅油量太大,對組合料性能的改善已經(jīng)沒有太大作用,雖然泡孔稍有那么一點點細微的變化,但會影響粘結(jié)力等其他性能,真正的好的硅油不用加太多!有人曾做過組合料中硅油用量對泡孔細密度的實驗,結(jié)果如下圖:

硅油用量對泡孔結(jié)構(gòu)影響

  硅油用量據(jù)實際情況調(diào)整,不同地域,不同的氣候,不同的季節(jié),不同的用途都有不同的經(jīng)驗數(shù)據(jù)。比如冬天氣溫較低,發(fā)泡速度慢,泡孔容易變粗,我們建議硅油要多加,夏天較熱可以適當少加;發(fā)阻燃泡沫,由于阻燃劑容易造成破泡,硅油也要適當多加;低密度泡沫,硅油應(yīng)多加,高密度可以少加;大塊泡,硅油多加,小塊就少加一點;冰箱料硅油量大適當一點,保溫管道少加一點;冷庫噴涂硅油含量要高一些,如果屋頂噴涂稍微少一點;用質(zhì)量好的聚醚(比如高橋的)、聚酯硅油少加一點也問題不大,如果用比市場價格便宜20%的聚醚、聚酯,還用了地下工廠的F-11,硅油即使是再多加也不能保證不出問題,更不用說少加了。我們一般認為:硅油多不超過聚醚(加聚酯)量5%,不少于1%。不同的發(fā)泡工程師都有一套自己的經(jīng)驗數(shù)據(jù),這需要在工作中歸納和總結(jié)。

 7. 硅油在使用中易出現(xiàn)的問題

  7.1 變渾濁:在天氣特別冷,特別熱時,有的硅油會變渾濁,這不一定是硅油的質(zhì)量出了問題,你可以詢問廠家什么原因,一般在硅油特定的溫度范圍它不會變渾。在常溫下,硅油變清且搖勻后不分層,說明硅油沒問題,如果不能變透明很可能硅油已經(jīng)變質(zhì);

  7.2 硅油失效:目前硅油的結(jié)構(gòu)是比較穩(wěn)定,在保質(zhì)期內(nèi)一般不會失效。如失效,不一定是硅油本身出了狀況,有可能是外部環(huán)境出了問題,從而破壞了硅油,使硅油失效,常見的問題有以下幾方面:

  ① 聚醚、聚酯中的環(huán)丙值高。聚醚、聚酯的后一道工序要脫環(huán)丙,如環(huán)丙脫不干凈,環(huán)丙會使硅油斷鏈,從而使硅油失效。

  ② F11、141b酸性太強。由于F11、141b酸性強,并有小分子的東西存在,可能會破壞硅油,

  ③ 機油。如果你的設(shè)備漏油,使機油進入組合料體系,也會使硅油破壞,從而造成大孔,甚至塌泡


  ④ 聚酯、有機錫。用了有機錫做催化劑的聚酯或用有機錫做發(fā)泡催化劑也能使硅油失效,從而造成大孔,甚至塌泡

  7.3 分層,變臭。在不當?shù)沫h(huán)境中存放很久或有其他雜質(zhì)污染的硅油會分解,分層變臭,這樣的硅油有破泡作用,不能使用。

  8. 硅油的儲運、使用

  8.1硅油好保存在干燥,陰涼的環(huán)境中;

  8.2如果長時間儲存,使用前好在地上滾動一兩分鐘;

  8.3開桶后,如果一次使用不完,取料后一定要擰緊桶蓋;

  8.4硅油是一種無毒、無腐蝕性的有機硅表面活性劑,不屬于危險品。大部分品種硅油易溶于水,有些特殊品種可能不易溶于水,會溶于醇類;如果粘到皮膚上不用過于緊張,用水洗即可,濺到眼睛里,用水沖洗后看醫(yī)生;硅油不能當食品充饑,誤食還是要洗胃;

  8.5冬天太冷,有的硅油品種會渾濁,甚至結(jié)塊,好烘熱到室溫,滾動均勻后使用;

  8.6硅油的保質(zhì)期:合理保存不少于一年。長期儲存后的硅油,如果物性指標正常,檢驗合格也可以使用,我公司五年多的硅油經(jīng)檢驗不影響使用。

  8.7取用少量硅油一定要用干凈的專用器具。強酸、強堿或有機錫等對硅油有破壞作用,如果混用有這類物質(zhì)的器具,很可能使整桶的硅油變質(zhì)。

  9、硅油市場目前狀況

  生產(chǎn)硅油的廠家雖然不超過十家,但目前的市場也是相當混亂。質(zhì)量沒有統(tǒng)一的標準。聚醚、發(fā)泡劑這類原料起碼有一些基本的標準和檢測方法,但硅油只有各個廠家自己的標準。沒有統(tǒng)一的標準,質(zhì)量也就層次不齊,價格變動也很大。便宜的可能和聚醚4110價格差不多,貴的七八十塊一公斤也有。

  我這里可以給大家說一下,硬泡硅油的價格在25~50塊人民幣/公斤是比較合理的,因為成本在那里,你信不信它都在那里!真正的硅油作為一種助劑怎么可能和4110的價格差不多?基本的有機硅原料都在30多塊了,再加上運輸,加工,做硅油的多少還要賺點錢吧!催化劑有過4110的價格嗎?有的人說我們用的硅油就很便宜,很便宜的硅油我勸大家還是好好想想硅油為什么能這么便宜,為什么呢?

  大家都是做工廠的,當你的客戶說我用別家的組合料比你們公司的便宜2000塊時,你會怎么想?你肯定會想這組合料里面是不是都是甘油啊還是蓖麻油啊或者……...加聚酯都便宜不了!!!有人說我用人家的便宜的東西,反正也沒問題。但我還是希望你用便宜的硅油時,加0.5份硅油在60℃烘5天后發(fā)泡和貴一點的硅油比較一下泡孔的變化,再確定這兩種硅油是否有區(qū)別。正常的情況下加2份硅油可能是不會有什么問題,但我們一定要防止意外的情況。好一點的硅油,用量可以降一點,對于組合料廠來說效益是一樣的。有的人說,我不敢少加,少加怕出問題,那你多加了便宜的硅油你就肯定是多加了硅油嗎,未必!!少加不敢,但你敢加便宜的硅油!!

  便宜的菜,十有八九是地溝油炒的;便宜的米很可能是加了塑料顆粒的;便宜的面有可能是加了滑石粉的。不知你信不信,我是信了!!

  綜合上述:

  1.硅油在組合料中或發(fā)泡過程中是一種關(guān)鍵的助劑,用的不多,作用不小,沒有硅油是要塌泡的,硅油失效了也是要塌泡的。

  2.硅油的質(zhì)量和價格是相關(guān)的,一分價錢一分貨,你用豆腐的價格想買到肉,可能性是很小的,你聰明,別人也不傻。

  3.硅油的作用:乳化、成核、穩(wěn)泡、流動。

  4.硅油的選擇,在采購硅油時一定要表明你的目的,硅油廠家可以據(jù)你的要求和他們公司產(chǎn)品的特性幫你選擇合適的產(chǎn)品。

  5.硅油的檢驗:硅油檢驗好用減量法做應(yīng)用實驗,這樣比較有代表性,表觀的物性指標不能代表硅油實際的作用。

  6.硅油的用量:聚醚+聚酯的1.5-3.5%,我公司的硅油我們一般建議用量在1.5~2.5%;

  7.組合料如出現(xiàn)問題不要急于下結(jié)論,不要說一定是硅油出問題了。要認真分析,我建議每個工程師養(yǎng)成良好的習(xí)慣,每次來了原料都要用干凈的器具封樣。這樣即使出現(xiàn)問題后,可以把封樣取出來一一分析,否則發(fā)現(xiàn)問題卻找不到根本原因,這不急死人!你在發(fā)貨前,自己的產(chǎn)品也要做留樣以觀測穩(wěn)定性,客戶有投訴時也可分析原因。


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