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1. 当量
在聚氨酯配方计算中经常用当量这一化学量。聚氨酯的主要原料为多元醇、多异氰酸酷、多元胺,其分子都带有可反应的官能团,它们的当量就是每一个官能团所占有的平均分子量。
对于单一分子组成的物质,它们的分子量和官能度是不变的,它们的当量可用以下公式计算:
(1-1)
如MOCA的分子量为267,官能度为2,故MOCA的当量为:267/2=133.5。丁二醇的分子量为90,官能度为2,故丁二醇的当量为:90/2=45。
对于由许多不同分子量的分子组成的物质,如聚酯、聚醚、预聚物等,由于它们的分子量和官能度均难以确定,无法直接算出当量。对于这些组成物的当量可通过滴定分析得到其羟值或NCO含量,进而计算它们的当量。计算公式如下:
(1-2)
(1-3)
如通过容量分析测得某TDI型预聚体NCO值为9.6,则其当量为:4200/9.6=437.5。测得某多元醇羟值为383,则其当量为:56100/383=146.48。
2. 扩链系数
扩链系数:是指扩链剂组分(包括混合扩链剂)中氨基、羟基的量(单位:mo1)与预聚体中NCO的量的比值,也就是活性氢基团与NCO的摩尔数(当量数)比值。
(1-4)
式中 f——扩链系数;
n(NH)——扩链组分中氨基的摩尔量;
n(OH)——扩链组分中羟基的摩尔量;
n(NCO)——扩链组分中异氰酸酯基的摩尔量;
3. 配方计算
在CMP抛光垫生产中,一般所用原料为:TDI或MDI型预聚体、MOCA、多元醇、水、填料(主要为抛光粉)、催化剂及其他功能性助剂。其中填料、催化剂、功能性助剂不参与反应,MOCA、多元醇作为扩链组分,水作为发泡剂。在配方计算时,主要考虑扩链系数,一般扩链系数在0.85~0.95为佳。
名称
添加比例
备注
预聚体
100.00
NCO值9.4
填料
24
/
MOCA
22.66
/
多元醇
0.40
羟值383

0.34
/
开孔助剂
0.80
/
催化剂
0.04
/
以上述配方为例,计算其扩链系数:
1 当量计算:
预聚体当量:4200/9.4=446.808
MOCA当量:267/2=133.5
多元醇:56100/383=146.475
水:18/2=9
2 配方中参与反应组分摩尔量计算
NCO摩尔量:100/446.808=0.2238
NH摩尔量:22.66/133.5=0.1697
OH摩尔量:0.4/146.475=0.0027
水的摩尔量:0.34/9=0.0378
3 扩链系数:(0.1697+0.0027+0.0378)/0.2238=0.94
4. 名词解释
1 官能团:决定有机化合物化学性质的原子或原子团,如羟基、羧基、氨基。
2 官能度:在缩合反应中,一个分子中能参与反应的官能团个数称为官能度。
3 当量:一个官能团所占有的平均分子量。
4 羟值:1克聚合物多元醇所含的羟基(-OH)量相当于KOH的毫克数,单位mgKOH/g。
5 NCO值:是指100g试样所含的异氰酸酯(-NCO)基团的质量。
6 扩链剂:是指能使分子链延伸、扩展或形成空间网状交联的低分子量醇类、胺类化合物。
7 预聚体: 聚氨酯的预聚体,简单地说是多异氰酸酯和多元醇控制一定比例反应而得的可反应性半成品。


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