Le réacteur de résine de polyuréthane est l'équipement de base pour réaliser la réaction d'addition progressive de l'Isocyanate avec le polyol (ou d'autres composés d'hydrogène actifs) pour produire la résine de polyuréthane. Son principe de fonctionnement s'articule autour du « contrôle précis des conditions de réaction pour assurer la stabilité du processus de synthèse et l'homogénéité de la qualité du produit», impliquant de nombreux liens tels que le prétraitement des matières premières, la réaction de mélange, la régulation des paramètres, la séparation des produits, etc., comme suit:
Le noyau synthétique de la résine polyuréthane estRéaction d'addition progressive d'un groupe Isocyanate (- NCO) à un groupe hydrogène actif tel que hydroxy - Oh, Amino - nh₂, etc., notamment:
Réaction de l'Isocyanate avec un polyol (par example polyester polyol, polyéther polyol) conduisant à un polymère à liaisons uréthane (- NH - co - O -);
Lorsqu'il s'agit d'élargir / réticuler la chaîne, l'Isocyanate réagit davantage avec de petites molécules d'agents d'expansion de chaîne (tels que l'éthylène glycol, l'éthylène diamine) pour augmenter le poids moléculaire ou former une structure réticulée.
Cette réaction estRéaction exothermiqueEt sensible à l'humidité, à la température, au rapport de matière première (par exemple, la réaction de la Section de l'eau avec - NCO pour produire du co₂, ce qui provoque le moussage du produit); Une température trop élevée peut provoquer l'amorçage du gel), il est donc nécessaire que le réacteur contrôle précisément ces conditions.
La conception structurelle de la cuve de réaction doit être adaptée aux caractéristiques de réaction ci - dessus, comprenant principalement les composants clés suivants, chaque fonction de composant sert directement les besoins de réaction:
| Composants de base |
Rôle fonctionnel |
| Corps du chaudron |
Fournit un espace de réaction, le matériau est principalement en acier inoxydable (résistant à la corrosion), la paroi intérieure est lisse pour réduire les résidus de matériau. |
| Dispositif d'agitation |
Mélanger uniformément les matières premières pour éviter la surchauffe de la réaction locale ou la distribution inégale des matières premières (par exemple, ancre, palette d'agitation à palettes, vitesse de rotation réglable). |
| Système de chauffage / refroidissement |
Réguler la température de réaction (exothermie de réaction à refroidir, réaction initiale à chauffer), de manière courante: la chemise conduit l'huile chaude / eau froide. |
| Système d'alimentation |
Contrôle précis du dosage des isocyanates, des polyols, des adjuvants (catalyseurs, retardateurs de flamme, etc.) par des pompes doseuses telles que des pompes à engrenages, des pompes à pistons. |
| Système de vide / gaz inerte |
L'aspiration élimine l'humidité et l'air des matières premières (pour éviter les réactions secondaires); L'air est isolé par l'azote (gaz inerte) et la pression micro - positive est maintenue. |
| Système de contrôle |
Surveillance en temps réel de la température, de la pression, de la vitesse de rotation de l'agitation, régulation automatique du chauffage / refroidissement, de la quantité d'alimentation par PLC, pour assurer la stabilité de la réaction. |
| Système d'alimentation et de nettoyage |
Sortie par la vanne inférieure après la fin de la réaction; Un dispositif de nettoyage à haute pression (par exemple, une boule de pulvérisation) élimine le matériau résiduel à l'intérieur de la cuve. |
Le processus de travail du réacteur en résine polyuréthane peut être divisé enPrétraitement → mélange d'alimentation → régulation de la réaction → nettoyage des effluentsQuatre grandes étapes, étroitement liées:
Traitement de déshydratation: les polyols (tels que les polyétherpolyols) absorbent facilement l'eau, tandis que l'humidité réagit avec - NCO pour produire du co₂ (ce qui entraîne un moussage du produit, une diminution des performances). Les matières premières doivent donc passer à l'intérieur de la cuve (ou de la cuve de prétraitement).Chauffage sous vide(par exemple, 80 - 120 ℃, degré de vide - 0,09 MPa ci - dessus) déshydratation, le système de vide du corps de la cuve est activé à ce stade, l'humidité est évacuée sous forme de vapeur.
Traitement de préchauffage: certaines matières premières (telles que les polyols à haute viscosité) doivent être chauffées pour réduire la viscosité, ce qui facilite le transport et le mélange ultérieurs, lorsque le système de chauffage (huile conductrice thermique à double enveloppe) est activé pour préchauffer les matières premières à 30 - 60 ℃.
Alimentation proportionnelle: les isocyanates prétraités, les polyols, les catalyseurs (organostanniques, Amines, par exemple), les adjuvants (antioxydants, pâtes de couleur, par exemple) sont pompés à l'intérieur de la cuve selon la formulation du procédé (rapport molaire - NCO / - Oh 1,0 - 1,2, par exemple) au moyen d'une pompe doseuse. Le système de contrôle rétroaction la quantité d'alimentation en temps réel par le débitmètre, assurant l'erreur de dosage ≤ 1%.
Mélange par agitation forcée: après l'entrée de la matière première dans le corps de la cuve, le dispositif d'agitation (vitesse de rotation généralement 50 - 300r / min) est activé pour permettre un mélange rapide de la matière par la force de cisaillement de la pale. Pour les systèmes à viscosité élevée (par exemple, plus tard dans la réaction), une agitation à fréquence variable peut être utilisée pour réduire la vitesse de rotation avec l'augmentation de la viscosité et éviter une surchauffe locale.
La réaction de polyuréthane est exothermique, et la vitesse de réaction est affectée de manière significative par la température, la concentration du catalyseur, le réacteur doit être régulé avec précision par les moyens suivants:
Contrôle de la température: une étape initiale de montée en température de la masse jusqu'à la température de départ de la réaction (par example 50 - 80°c) par chauffage à double enveloppe; Lorsque la réaction est exothermique, la chemise passe à l'eau froide (ou à l'huile conductrice de chaleur à basse température), stabilisant la température dans l'intervalle de traitement (par exemple 60 - 100 ° C, selon le type de produit: Mousse molle peut être 60 - 70 ° C, élastomère peut être 80 - 100 ° c). Si la température est trop élevée, cela peut entraîner une réaction incontrôlée (par exemple, une « agglutination» pour créer un gel); La température trop basse ne réagit pas, le poids moléculaire du produit est insuffisant.
Contrôle du stress et de l'atmosphère: pour isoler l'air (éviter l'oxydation) ou inhiber la volatilisation, remplissez la cuve d'azote à l'intérieur du système d'azote et maintenez une pression micro positive (0,01 - 0,05 MPa); Pour éliminer les petites molécules générées par la réaction (telles que les traces d'eau pendant la phase d'expansion de la chaîne), le système de vide peut être activé pour l'extraction.
Contrôle de réaction étape par étape: pour la synthèse par la méthode de prépolymère (par exemple, prépolymère avec excès d'Isocyanate en premier, ré - expansion de la chaîne), le réacteur peut être alimenté par segmentation (en ajoutant d'abord le polyol avec une partie de l'Isocyanate pour générer le prépolymère, puis en ajoutant l'agent d'expansion de chaîne), en ajustant la vitesse d'agitation pour assurer l'uniformité de la chaîne élargie et éviter l'excès de réticulation locale.
sortie de matière: une fois que la réaction a atteint son point final (jugé par des indicateurs tels que la surveillance - NCO résiduel, viscosité, etc.), arrêter l'agitation, ouvrir la vanne d'alimentation du fond de la cuve (ou par la pompe de pressage) et envoyer la résine de polyuréthane (par exemple, prépolymère, pâte d'élastomère) au processus suivant (par exemple, moulage, remplissage).
Nettoyage: après la sortie de l'alimentation, le solvant (par exemple, l'acétone, le DMF) ou l'eau chaude est introduit par la boule de pulvérisation à l'intérieur de la cuve, en coopération avec l'agitation pour rincer les Matériaux résiduels de la paroi de la cuve et éviter que les Matériaux résiduels n'affectent la réaction du lot suivant (par exemple, les résidus - NCO peuvent provoquer la réticulation anticipée des matériaux du lot suivant).
Toutes les opérations du réacteur se déroulent autour des besoins de performance de la résine polyuréthane:
Si le produit estélastomère polyuréthane haute viscositéNécessite un contrôle strict de la température de réaction (pour éviter une surchauffe locale du gel) et de l'homogénéité de l'agitation (pour assurer une distribution étroite du poids moléculaire);
Si pourPrépolymère de polyuréthane(pour la cuisson ultérieure), nécessite un contrôle précis - la quantité résiduelle de NCO (en ajustant le rapport de matière première et le temps de réaction), le système de dosage et le contrôle du temps de la cuve de réaction sont essentiels.
En général, le principe de fonctionnement du réacteur en résine de polyuréthane est l'essence: en intégrant des fonctions telles que l'agitation mécanique, la régulation de la température / pression, l'alimentation précise, etc., pour fournir un environnement stable et contrôlable pour la réaction d'addition de l'Isocyanate et du polyol, pour finalement réaliser la Synthèse efficace de la résine de polyuréthane et l'assurance de la qualité.