Реактор полиуретановой смолы является основным оборудованием для достижения постепенной аддитивной реакции изоцианата с полиоловыми (или другими активными водородными соединениями) для образования полиуретановой смолы. Его принцип работы вращается вокруг « точного управления условиями реакции для обеспечения стабильности процесса синтеза, равномерного качества продукта», включает в себя предварительную обработку сырья, смешанную реакцию, регулирование параметров, разделение продуктов и многие другие аспекты, в частности:
В основе синтеза полиуретановой смолы лежитПостепенная аддитивная реакция группы изоцианата (NCO) с группой активного водорода (например, гидроксил - OH, аммиак - NHneneneed и т.д.)В основном включают:
Изоцианаты реагируют с полиолами (например, полиэфирными полиолами, полиэфирными полиолами), образуя полимеры, содержащие карбаматные связи (NH - CO - O);
Если речь идет о расширении цепи / скрещивании, изоцианат реагирует далее с мелкими молекулярными расширителями цепи (например, этиленгликолем, этилендиамином), увеличивая молекулярную массу или формируя структуру сцепления.
Эта реакция являетсяРеакция тепловыделенияИ чувствительны к соотношению влаги, температуры и сырья (например, водная часть и - реакция NCO генерирует CO2b, что приводит к пенообразованию продукта; Слишком высокая температура может вызвать гель), поэтому реактор должен точно контролировать эти условия.
Конструкционная конструкция реактора должна быть адаптирована к вышеуказанным характеристикам реакции и в основном включает в себя следующие ключевые компоненты, каждая из которых непосредственно обслуживает потребности реакции:
| Основные компоненты |
Функциональная роль |
| Кувшин |
Обеспечить пространство реакции, материал в основном нержавеющая сталь (коррозионная стойкость), внутренняя стенка гладкая, чтобы уменьшить остатки материала. |
| Смешивающее устройство |
Чтобы сырье было равномерно смешано, избегайте локального перегрева реакции или неравномерного распределения сырья (например, якорный, весло - перемешивающий весло, скорость вращения может быть отрегулирована). |
| Система нагрева / охлаждения |
Регулируйте температуру реакции (охлаждение для испускания реакции, нагрев для первоначальной реакции), распространенный способ: зажимная оболочка пропускает теплопроводное масло / холодную воду. |
| Система подачи |
Точное управление соотношением изоцианата, полиолов, вспомогательных веществ (катализаторов, антипиренов и т.д.) с помощью измерительных насосов (например, зубчатых насосов, плунжерных насосов). |
| Вакуумные / инертные газовые системы |
Вакуум удаляет воду и воздух из сырья (избегая побочных реакций); Проазот (инертный газ) изолирует воздух и поддерживает микроположительное давление. |
| система управления |
Мониторинг температуры, давления, скорости перемешивания в режиме реального времени, автоматическое регулирование нагрева / охлаждения, подачи через PLC для обеспечения стабильности реакции. |
| Система подачи и очистки |
Выход через нижний клапан после завершения реакции; Устройства для очистки под высоким давлением (например, спринклерные шарики) удаляют остаточные материалы из резервуара. |
Процесс работы реактора полиуретановой смолы можно разделить наПредварительная обработка → смешивание подачи → регулирование реакции → очистка подачиЧетыре этапа тесно связаны между собой:
Обезвоживание:: Полиолы (например, полиэфирные полиолы) легко впитывают воду, в то время как вода реагирует с - NCO, чтобы генерировать CO2b (что приводит к пенообразованию продукта, снижению производительности). Таким образом, сырье должно пройти в котле (или в резервуаре предварительной обработки)Вакуумный нагрев(Например, 80 - 120°C, вакуум - 0,09 МПа и выше) Дегидратация, вакуумная система корпуса куба запускается на этом этапе, вытягивая влагу в виде пара.
Предварительное нагревание:: Часть сырья (например, высоковязкий полиол) необходимо нагреть, чтобы уменьшить вязкость, облегчить последующую транспортировку и смешивание, в это время система нагрева (втулка через теплопроводное масло) запускается, сырье предварительно нагревается до 30 - 60°C.
Пропорциональная подача:: Предварительно обработанные изоцианаты, полиолы, катализаторы (например, органическое олово, амины), вспомогательные вещества (например, антиоксиданты, красящие растворы) накачиваются в куб с помощью измерительного насоса в соответствии с технологической формулой (например, - NCO / - OH Morrbe 1.0 - 1,2). Система управления обратной связью в режиме реального времени с подачей через расходомер гарантирует, что ошибка соотношения составляет менее 1%.
Принудительное перемешивание:: После того, как сырье поступает в корпус куба, устройство для перемешивания (скорость вращения обычно 50 - 300 р / мин) запускается, и материал быстро смешивается с помощью силы сдвига лопастей. Для систем с высокой вязкостью (например, более поздних реакций) может быть применено смешивание с преобразованием частоты, чтобы уменьшить скорость вращения с повышением вязкости и избежать местного перегрева.
Реакция полиуретана является тепловой реакцией, и скорость реакции значительно зависит от температуры, концентрации катализатора, реактор должен быть точно отрегулирован с помощью следующих средств:
Регулирование температуры:: нагрев материала при помощи оболочки на начальной стадии нагрева до начальной температуры реакции (например, 50 - 80°С); При реакционном нагревании втулка переключается на холодную воду (или низкотемпературное теплопроводное масло), чтобы стабилизировать температуру в технологическом диапазоне (например, 60 - 100°C, в зависимости от типа продукта: мягкая пена может быть 60 - 70°C, эластомер может быть 80 - 100°C). Если температура слишком высока, это может привести к неконтролируемой реакции (например, « вспыльчивость» для образования геля); Слишком низкая температура не реагирует, молекулярная масса продукта недостаточна.
Стресс и атмосферный контроль:: при необходимости изоляции воздуха (во избежание окисления) или подавления испарения, наполнение сосуда азотом через азотную систему для поддержания микроположительного давления (0,01 - 0,05 МПа); Если необходимо удалить небольшие молекулы, образующиеся в результате реакции (например, небольшое количество воды на этапе расширения цепи), можно включить вакуумную систему для удаления.
Шаговое управление реакцией:: Для синтеза методом преполимеров (например, для предварительного полимера с избытком изоцианата, а затем для расширения цепи) реактор может регулировать скорость перемешивания путем сегментной подачи (сначала полиол и часть изоцианата образуют преполимер, а затем добавляют усилитель цепи), чтобы обеспечить равномерное расширение цепи и избежать локального переплетения.
выгрузка:: После того, как реакция достигла конечной точки (определяемой мониторингом - остаточное количество NCO, вязкость и другие показатели), прекратите перемешивание, откройте клапан подачи на дне котла (или через насос для прессования), полиуретановая смола (например, преполимер, эластомерная суспензия) будет доставлена в последующие процессы (например, формование, наполнение).
мыть:: После подачи в растворитель (например, ацетон, DMF) или горячую воду подается через распыляемые шарики в котле, в сочетании с перемешиванием остаточного материала на стенке котла, чтобы избежать воздействия остаточного материала на следующую партию реакций (например, остаточное - NCO может привести к преждевременному скрещиванию следующей партии материала).
Все операции реактора вращаются вокруг требований к производительности полиуретановой смолы:
Если продукт являетсявысоковязкий полиуретановый эластомерНеобходимо строго контролировать температуру реакции (избегая местного перегрева, ведущего к гелю) и однородность перемешивания (обеспечивая узкое распределение молекулярной массы);
ЕслиПолиуретановый преполимер(Для последующего отверждения) требуется точный контроль - остаточное количество NCO (путем регулирования соотношения сырья и времени реакции), критически важны система измерения реактора и контроль времени.
Подводя итог, принцип работы реактора на полиуретановой смоле заключается в следующем: путем интеграции механического перемешивания, регулирования температуры / давления, точной подачи и других функций, чтобы обеспечить стабильную и контролируемую среду для аддитивной реакции изоцианата и полиолов, в конечном итоге для достижения эффективного синтеза полиуретановой смолы и обеспечения качества