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LISICO 近紅外光譜儀 —— 聚氨酯(PU)質(zhì)控領域的‘黑科技’
發(fā)布時間:2025/6/28   點擊:471

關鍵詞:原料各項指標

概述:為了得到更高質(zhì)量的聚氨酯,除了對反應過程的精確控制以外,對原料各項指標的測定是不可少的。LISICO 近紅外光譜儀就很好的解決了這個問題。

 

聚氨酯(Polyurethane,簡稱 PU)是一種性能介于塑料和橡膠之間的有機高分子材料,分子鏈中含有氨基甲酸酯結構(—NHCOO—),也常被稱為聚氨酯彈性體。它集合了良好的強度、韌性、耐磨性、耐溶劑等性能于一身,而且可以根據(jù)用戶的要求對具體的性能進行調(diào)節(jié),因此廣泛應用于家居領域、建筑領域、日用品領域、交通領域、家電領域等,聚氨酯的制品主要包括泡沫塑料、彈性體、纖維、革鞋樹脂、涂料、膠粘劑和密封膠等。


   2024 年,我國聚氨酯原料 MDI 產(chǎn)量約為 469 萬噸,TDI 產(chǎn)量為 152 萬噸,聚醚產(chǎn)能達 903 萬噸;制品產(chǎn)量 1365 萬噸,同比增長 6.1%。從全球市場來看,2023 年全球聚氨酯市場規(guī)模為 871.0 億美元,2024 年增長至 914.9 億美元,預計到 2032 年將進一步增長至 1350.8 億美元,預測期內(nèi)復合年增長率為 4.4% 。中國作為全球大的聚氨酯生產(chǎn)和消費國,2030 年產(chǎn)值有望突破 3000 億元,年增速保持在 5%-6%。


為了得到更高質(zhì)量的聚氨酯,除了對反應過程的精確控制以外,對原料各項指標的測定是不可少的LISICO 近紅外光譜儀就很好的解決了這個問題。

原理及應用介紹


聚氨酯是由低聚物多元醇和異氰酸進行加成反應得到,原料的組分和純度,反應的速度和溫度,助劑的選擇等等多種因素都會影響最終產(chǎn)物的組分和產(chǎn)量。為了有效地控制反應的進行,除了對反應過程的精確控制以外,對原料各項指標的測定是不可少的。在聚氨酯的生產(chǎn)中,較主要的反應即為多元醇和異氰酸酯的加成反應,其中參與反應的主要官能團分別為羥基和異氰酸酯基(NCO基團),羥值和NCO基團的含量是原料的關鍵指標。


實驗室采用傳統(tǒng)的滴定分析方法對NCO基團進行檢測,一般先要用NCO與過量的二正丁胺反應生產(chǎn)脲,再用鹽酸滴定過量的二正丁胺來定量計算NCO的含量。采用LISICO LS-100近紅外光譜儀,只需對樣品進行近紅外光譜采集,然后通過模型預測即可獲得NCO基團含量,整個過程幾分鐘即可完成,操作十分簡單,而且不需要消耗任何滴定法中的化學試劑,綠色環(huán)保。


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含有NCO基團樣品近紅外光譜圖

二苯甲烷二異氰酸酯(MDI)是聚氨酯重要原料,目前都已成為國際化商品。MDI 包含 4-4MDI,2-4MDI和2-2MDI三種同分異構體,其中 4-4MDI在工業(yè)上有廣泛的用途,工業(yè)上在精餾、結晶、混合過程中都需要對這些同分異構體進行檢測。


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MDI樣品近紅外光譜圖

使用LISICO LS-100-Pro在線近紅外系統(tǒng),可以實時對生產(chǎn)過程中的 MDI同分異構體進行檢測。近紅外光譜儀主機可以通過專用光纖把光信號傳輸?shù)浆F(xiàn)場的探頭上,這些探頭一般安裝在工藝生產(chǎn)設備管線上,可以完成反應過程物料的光譜采集。檢測光譜信號通過光纖回路進入到光譜儀檢測器,通過在線軟件 S-Online,可以把光譜信號數(shù)據(jù)進行解析計算,把預測的各組分含量結果通過通訊模塊上傳到 DCS控制系統(tǒng),這樣工藝人員在控制室的DCS上可以實時看見裝置各個控制點位上MDI同分異構體的含量,為生產(chǎn)決策提供新的數(shù)據(jù)。


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聚氨酯涂料在汽車加工、地下室防水等領域中也有著非常強的應用優(yōu)勢,此類涂料以聚氨酯為主要材料,在各類色漆以及清漆生產(chǎn)中有著非常好的應用價值。專業(yè)涂料人員將固含量看成是涂料質(zhì)量的一個重要指標。通常固含量測試是采用美國材料試驗協(xié)會(ASTM)在實驗室環(huán)境中進行烘箱烘烤的標準方法。需要在105℃-110℃的烘箱中烘烤 60分鐘,并要求對樣品盤和樣品在烘烤前后分別進行稱量。由于傳統(tǒng)測試方法需要一定的時間,生產(chǎn)批次在進行下一階段生產(chǎn)或裝運之前必須要花時間去等待分析結果。為了縮短分析和等待的時間,采用在線近紅外的方案:對產(chǎn)品線上的固含量進行實時檢測,整個生產(chǎn)過程中固含量變化每隔數(shù)分鐘就在 DCS 系統(tǒng)上更新一次,為工藝人員對產(chǎn)品的進一步生產(chǎn)和放行提供迅速的判斷依據(jù)。


除此之外,近紅外還可以用于聚氨酯行業(yè)中酸值,羥值,胺值,丙酮溶劑等多個指標的檢測。


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配置部件

 

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近紅外光譜儀主機 LS-100

在線流通池

在線軟件 S-Online

 

 

 

 

 

 

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