炭黑对聚氨酯泡沫塑料发泡行为的影响
炭黑在塑料中的应用
1炭黑基本性能炭黑基本性能，原生粒径、结构、孔隙率和表面官能团，对塑料性能的影响如下：1．1炭黑原生粒径小(比表面积大) (1)可以提高炭黑的黑度；(2)可以提高炭黑的着色力；(3)可以增强炭黑抗紫外线的能力；(Байду номын сангаас)可以提高炭黑的电导率；(5)能增大塑料的粘度； (6)降低炭黑的分散性；(7)增加炭黑和塑料的吸水量。炭黑的吸水量与炭黑的氮吸附比表面积有很大的关系。当与树脂混合制成塑料时，炭黑的原生粒径将是影响塑料吸水量的主要因素。
3．3注意事项(1)为了能充分发挥炭黑的特性，分散研磨前应完成下列几方面工作：①将炭黑和树脂混合均匀；②用树脂代替炭黑孔隙内的空气和水分；③用分散设备提供的剪切力，将炭黑中大的附聚体研磨分散成小的附聚体或聚集体。如果在炭黑的分散过程中能很好地按照上述步骤操作，炭黑一定能达到令人满意的黑度、色相、着色力、光泽、稳定性和流动性。(2)预混合从表1可知：不是所有的分散设备都需要预先将炭黑和树脂进行预混合。但为了确保塑料在挤出时达到最好的效果，必要的预混合还是需要的，以确保树脂熔融时和炭黑充分混合，有效减少达到分散要求的研磨时间。
1．2炭黑结构高(1)会降低炭黑的黑度和着色力；(2)可以提高炭黑的分散性；(3)可以增大塑料的粘度；(4)提高炭黑的电导率；(5)在导电炭黑的使用中，可以减少炭黑的使用量。炭黑结构是炭黑链枝程度或炭黑聚集体大小的表示法。炭黑结构分为一次结构，或称原生结构和二次结构。一次结构是指原生聚集体形成的结构，原生结构比较牢固，不易破坏，所以一次结构是在塑料体系中实际存在的结构。二次结构是炭黑聚集体靠范德华力凝聚形成的附聚体，二次结构不牢固，易在塑料加工过程中受到破坏。炭黑孔隙体积与结构有直接关系，结构高的炭黑存在着较大的孔隙体积；结构低的炭黑则孔隙体积较小，所以孔隙体积是炭黑结构的量度。一般炭黑孔隙体积通过吸液法和压缩比容法测定。炭黑孔隙体积在一定程度上影响一定粒径的炭黑的“重量”，因此，加入相同重量、但孔隙体积较大的炭黑，能增加炭黑粒子在塑料中体积数量，同时也提高了塑料制品的电导性。
不同阻燃剂对聚氨酯软泡阻燃性能影响的研究
文章编号:100321545(2006)0320004203不同阻燃剂对聚氨酯软泡阻燃性能影响的研究张理平1,2,王 俏1,2(1.延安大学化工学院,陕西延安 716000;2.陕西省化学反应工程重点实验室,陕西延安 716000)摘要:以不同系的多种阻燃剂添加于聚氨酯软质泡沫塑料(简称聚氨酯软泡),进行部分物性和阻燃性能的对比试验,结果表明,大分子量的含磷类阻燃剂对软泡阻燃效果最好,且对其物理性能影响较小。
关键词:聚氨酯;软质泡沫;阻燃剂中图分类号:TQ328.3 文献标识码:A收稿日期:2005212205作者简介:张理平,男,1960年生,副教授,主要从事化工工艺及材料研究 聚氨酯是一类分子链中含有氨基甲酸酯基团(-N HCOO -)的高聚物。
随着合成时原料、助剂及工艺条件的不同,可以合成性能各异的产品,诸如泡沫塑料、橡胶、涂料、黏合剂、弹性纤维等。
聚氨酯软质泡沫塑料是聚氨酯合成材料的主要品种之一,由于弹性好,比强度高及密度小等其它材料无可比拟的优点,被大量应用于家具、交通运输、地毯底衬及其它领域作垫材。
但聚氨酯软泡也有明显的缺陷,即易燃,存在着火危险性的问题。
美国、德国等许多国家规定所用的泡沫塑料一定要阻燃,并把材料的阻燃效果作为控制进口的条件[2]。
一些发达国家早已着手研究阻燃性聚氨酯泡沫塑料,并取得较大进展,从自熄型发展到难燃型[3,4],如德国BASF 公司介绍的EASY REST 座垫产品,其氧指数高达30%(一般聚氨酯软泡氧指数小于19%)[5]。
相比较而言,我国阻燃剂的发展起步较晚,阻燃剂生产开发还处于初步阶段,目前尚未形成完整的工业体系。
随着聚氨酯软泡制品的大量应用以及国家和消费者对着火危险性的重视,加之对聚氨酯软泡实施阻燃难度较大,迫切需要针对提高聚氨酯软泡的阻燃性开展一些研究工作。
本文选取不同系的几种典型阻燃剂,对其在聚氨酯软泡上的作用进行了对比研究。
1 试验1.1 主要原料及助剂聚氨酯软泡原料及助剂:聚醚多元醇(VO 2RANOL 3010);异氰酸酯(Desrnodur T 80);泡沫稳定剂(L 580);锡催化剂(N IAX Catalyst D 19);胺催化剂(A 233);发泡剂(F 211)。
聚氨酯发泡的各种影响因素
1、羟值一般多元醇化合物的官能度大、羟值高，则制得的泡沫塑料硬度大，机械物理性能好，耐温性能好。
但与异氰酸酯等其他组分的互溶性差。
羟基化合物与异氰酸酯的反应是聚氨酯合成中最常见、最基础的反应之一。
羟基含量相同的情况下，官能度大的反应速率大，反应物的粘度增加快。
官能度相同的情况下，羟值高的聚醚活性高与TDI的反应性加强，羟值低的聚醚活性低与TDI的反应性减弱。
作为发泡过程中的两大主反应：TDI与水的反应活性相当于它与仲醇的反应，因此聚醚羟值的波动会破坏发泡过程中TDI与聚醚及水的反应平衡。
若羟值高，则TDI 与聚醚的反应性增强，主反应增强。
若羟值低，则TDI与水的反应增强，造成主反应速度跟不上发泡反应速度，易造成塌泡现象。
聚醚羟值的波动对泡沫制品有较大的影响，聚醚的羟值直接影响到TDI的加入量，若羟值高，则TDI用量增加，若用户未对TDI的量进行调整，相当于TDI加入过少，造成泡沫裂纹、回弹性差、强度差、压缩永久变形增大。
反之，相当于TDI加入过多，会使泡沫形成大孔和闭孔、硬度增加、熟化时间长引起烧心。
2、不饱和度聚醚反应温度的高低及催化剂的多少直接影响聚醚产物的不饱和度，反应温度高或催化剂含量高（聚醚链的活化中心数量多），则副反应增加，不饱和度增加。
不饱和度增加说明反应过程中生成的醛类等不饱和物质增多，聚醚的端基形成不饱和双键后就失去了反应活性，链增长终止，影响聚醚的平均分子量，使平均分子量降低，羟值升高，聚醚的官能度降低。
官能度的高低直接影响着泡沫制品的性能，因此在生产控制中，不饱和度越低说明副反应越少，对泡沫制品的影响越小。
3、水分水作为发泡剂是泡沫塑料中最重要的反应之一，少量的水可消耗大量的TDI，并产生大量的气体、放出热量。
反应混合物中水浓度的增加可使反应速度加快。
若聚醚中水分（计算TDI指数时将其忽略）增加，不但消耗大量的TDI使聚醚活性降低造成裂泡、塌泡，同时因反应中放出大量的CO2及热量，会减小泡沫制品的密度，若生成的热量不能迅速移走，严重时会造成黄心甚至着火。
浅谈硬质聚氨酯泡沫塑料尺寸稳定性的影响因素及控制方法
浅谈硬质聚氨酯泡沫塑料尺寸稳定性的影响因素及控制方法硬质聚氨酯泡沫塑料是由多异氰酸酯(俗称黑料)和组合聚醚(俗称白料)按一定配比合成的高分子化合物，具有质量轻、比强度高、绝热、隔音、防震、抗冲击等优良性能，因而广泛用于工业制造、建筑、包装、运输等行业，并在现代国防工业中发挥着重要作用。
由于硬质聚氨酯泡沫塑料具有优良的加工成型性能，因此可以用来制作用于减震、支承、固定的硬质聚氨酯泡沫塑料结构件，来代替一些金属结构件，这种聚氨酯结构件既满足实际使用的力学性能，又具有易成型加工的优势，但是由于这种结构件属于非金属材料，在生产中其尺寸稳定性受黑白料的配比、发泡时的模温、料温和环境温度、发泡完成后的固化温度和固化时间、黑白料的充分混合、白料(聚醚多元醇)的组分等多种因素影响;在使用中其尺寸稳定性又会随环境的温度、湿度等产生变化，对长期使用带来不利影响，因此研究硬质泡沫塑料制品尺寸稳定性的影响因素及控制方法有着重要意义。
硬质聚氨酯泡沫塑料的尺寸稳定性是指板材尺寸变化的程度也就是板材在纵、横、厚度三个方向上的伸长或收缩程度。
翘曲是指在一定条件下板材隆起的高度，主要指板材在厚度方向上凸凹形变与平面之间的高度差。
尺寸的变化常体现为泡沫开裂或脱落，而这些必然会影响其正常使用。
1 影响因素1.1 黑白料的配比泡料的发泡配比(也称流量比，即发泡过程中组合聚醚与异氰酸酯用量的比值)是一个决定发泡料物理性能的重要参数。
发泡料配比的变化，一旦超出一定的工艺范围，会对泡沫质量(如泡沫的形稳性、闭孔率、导热系数、压缩强度等)有很大的影响，这会对产品的外观质量和整体性能造成较为严重的后果。
所以在实际生产过程中一个合理稳定的发泡配比范围，对产品的正常生产起着至关重要的作用。
1.2 在发泡时的模温、料温和环境温度料温、模温和环境温度均影响反应速度和物料粘度，故保证以上温度稳定是产品质量稳定的必要条件。
最适宜环境温度20-30℃;料温20-30℃或稍高一点，或适当控制调节催化剂用量;模温40-50℃，模温过低则化学反应缓慢，泡沫固化时间长，发泡倍率小，密度大，表皮厚;模温过高则固化时间太短，反应不充分，同时，模具内表面光洁度要好。
催化剂对发泡的影响
聚醚作为主要原料，与异氰酸酯反应生成氨基甲酸酯，是泡沫制品的骨架反应。
在官能度相同的情况下，分子量增加时，泡沫的拉伸强度、伸长率和回弹性提高，同类聚醚的反应活性下降;在当量值(分子量/官能度)相同的情况下，官能度增加，则反应相对加快，生成聚氨酯的交联度提高，泡沫硬度随之提高，伸长率下降。
多元醇的平均关能度应在2.5以上，若平均关能度太低，泡沫体在受压后回复性较差。
若聚醚用量多，相当于其他原料(TDI、水、催化剂等)减少，易造成泡沫制品开裂或塌泡。
若聚醚用量少，泡沫制品偏硬、弹性降低，手感不好。
2、发泡剂一般在制造密度大于21的聚氨酯块泡时，只使用水(化学发泡剂)做发泡剂，在低密度配方或超软配方中才使用二氯甲烷(MC)等低沸点化合物(物理发泡剂)作辅助发泡剂。
辅助发泡剂会使泡沫的密度及硬度下降，由于它的气化吸收了部分反应热会使固化减慢，需增加催化剂用量。
由于吸收热量，避免了烧芯的危险。
发泡能力可用发泡指数(100份聚醚所用水或水的当量数)来体现：m---发泡剂用量发泡指数IF=m(水)+m(F-11)/10+m(MC.)/9(100分聚醚)水作为发泡剂与异氰酸酯反应生成脲键并放出大量的CO2及热量，是一个链增长反应。
水量多，泡沫密度降低，硬度增加，同时泡孔支柱变小、变弱，降低了承载能力，易塌泡、裂泡。
消耗的TDI量增加，放热量多，易烧心。
若水量超过5.0份，则必须添加物理发泡剂以吸收部分热量，避免烧芯现象的发生。
水量少，催化剂用量相应减少，但密度增大 ""F'3、甲苯二异氰酸酯一般软泡用TDI80/20，2，4和2，6异构体的混合物。
可用冷却法制备T100即纯2，4TDI。
TDI用量=(8.68+m水×9.67)×TDI指数。
TDI指数一般110-120。
异氰酸酯指数在一定范围内增大，则泡沫硬度增大，但达到某一点后硬度不再显著增大，而撕裂强度、拉伸强度和伸长率下降，泡沫形成大孔，闭孔上升，回弹率下降，表面长时间发粘，熟化时间长，引起烧芯。
炭黑与聚合物结构的相互作用研究
炭黑与聚合物结构的相互作用研究炭黑，也叫做活性炭，是一种常用的材料，具有极高的比表面积和吸附能力。
由于这些特性，炭黑常常被用作添加剂，例如橡胶和油墨等领域。
在聚合物材料中，炭黑也被广泛应用，并且炭黑与聚合物之间的相互作用也备受研究人员的关注。
本文将探讨炭黑在聚合物结构中的作用及其研究。
炭黑是由高温热解生物质或石油化学品制得的一种具有高比表面积、孔隙结构和吸附性能的材料。
在聚合物领域中，炭黑被用作填充剂和增强剂，以提高聚合物的机械性能和耐热性。
炭黑可以通过分散在聚合物基体中形成网络结构，提高聚合物的强度和硬度。
此外，炭黑与聚合物之间的相互作用还能影响聚合物的导电性、光学性能和屏蔽性能等。
研究表明，炭黑与聚合物相互作用的机制有多种，其中最常见的机制是物理吸附和表面改性。
物理吸附是指由于炭黑的高比表面积和极性表面，使得聚合物分子在炭黑表面附着，从而提高聚合物的物理性能。
表面改性则是指利用化学反应或物理处理改变炭黑表面的性质，使炭黑与聚合物结构更好地结合。
表面改性可以通过对炭黑表面进行硅化、氧化、纳米粒子表面修饰等方式进行。
由于炭黑与聚合物之间的相互作用是复杂的，因此，研究炭黑与聚合物之间的相互作用对于聚合物材料的设计和应用具有重要意义。
在过去的几十年中，炭黑的开发和应用已经引起了广泛的关注。
炭黑在聚合物领域的应用包括橡胶、塑料和涂料等领域。
尽管炭黑在聚合物领域广泛应用，但由于炭黑和聚合物之间的作用机理非常复杂，因此研究人员一直在探索更有效的方法来理解二者之间的关系。
目前，炭黑和聚合物之间的相互作用已经成为一个研究热点，并且已经提出了多种理论模型来解释这种相互作用。
这些模型包括Mayer和Molnar提出的隐式溶剂模型，以及Krivandina和Jaubert提出的变形剪切区域模型等。
较早的研究表明，炭黑和聚合物之间的相互作用比较弱，而且仅限于物理吸附。
然而，现在的研究已经证明，炭黑和聚合物之间的作用机理更加复杂，可能涉及氢键、范德瓦尔力和化学反应等多种类型的相互作用。
聚氨酯泡沫塑料的阻燃
2.1 添加非反应性阻燃剂
聚氨酯泡沫的阻燃剂以液态阻燃剂为主。液体阻燃剂主要是含磷、氯、溴元素的有机化合物，如三(2-氯丙基)磷酸酯(TCPP)、三(2-氯乙基)磷酸酯(TCEP)、三(二氯丙基)磷酸酯(TDCPP)、四(2-氯乙基)亚乙基二磷酸酯、甲基膦酸二甲酯(DMMP)、多溴二苯醚，等等。固态阻燃剂如三聚氰胺、三氧化锑、氢氧化铝、硼酸盐、聚磷酸铵、三(2,3-二溴丙基)异三聚氰胺酯等也用于聚氨酯泡沫塑料的阻燃[1]。
在聚氨酯泡沫中，含磷阻燃剂主要在凝聚相发挥作用，磷化物可以消耗泡沫塑料燃烧时分解出的可燃气体，使其转化成不易燃烧的炭化物，泡沫体中磷(P)含量达1.5%左右时即可获得较佳的阻燃效果。
含卤素阻燃剂主要在气相中发挥作用，卤素是泡沫塑料燃烧反应的链终止剂，在塑料燃烧时生成卤化氢而抑制燃烧反应。据有关资料，为使泡沫获得较满意的阻燃性能，泡沫体中溴(Br)质量分数应达12%～14%，或氯(Cl)质量分数达18%～20%。当磷-卤联用时，由于存在一定的协同效应，故0.5%P＋(4%～5%)Br或1%P＋(8%～12%)Cl即可使聚氨酯泡沫具有自熄性[1]。
氢氧化铝粉末是最常用的无机添加型阻燃剂。但用量较大才能达到足够的阻燃效果。
2.1.3 固态和液态阻燃剂复合使用
固态阻燃剂使物料粘度增加，而液态阻燃剂降低料液粘度，它们可结合使用，不仅具有协同效应，而且可调节反应物料的粘度，得到高阻燃的聚氨酯泡沫塑料。天津消防科学研究所采用高用量固态阻燃剂与液态阻燃剂相结合的方法，研制出难燃、低烟硬质聚氨酯泡沫塑料，泡沫的阻燃性能高，氧指数可高达30以上，甚至50，可以通过建材GB8624难燃B1级试验；烟密度小(Dm＝98)，仅为一般阻燃PU泡沫塑料的60％；发烟速度低(11.7Dm/min)，比一般阻燃产品降低了数倍；耐火隔热性能优良。由于采用了大量粉末阻燃填料，不适合于喷涂、连续化生产，但可机械混合灌注成型[12]。
气相法白炭黑
气相法白炭黑又称气相二氧化硅、烟化二氧化硅，是利用硅烷的卤化物，如四氯硅烷(SiCl4)、甲基三氯硅烷(CH3SiCl4)等，是在氢氧燃烧火焰中高温水解制得的一种无定形二氧化硅。
其原生粒子粒径为5-50nrn，比表面积一般为50-400m2/g。
无机纳米粉体材料气相法白炭黑以其优异的补强、增稠和触变性能和粒子的纳米效应，广泛地应用于有机硅材料、涂料、油漆、胶黏剂、电器、电子、造纸、化妆品、医药等领域。
近年来，气相法白炭黑作为高分子材料的添加剂、补强剂，对聚合物性能的提高和改善越来越受到科研工作者的关注。
1 气相法白炭黑的制备生产气相法白炭黑的硅烷卤化物原料目前主要有SiCl4和CH3SiCl3两种。
1941年，德国Degussa公司成功开发了气相法白炭黑的生产技术，使用的卤化物就是SiCl4。
此外，随着全球有机硅工业的发展，有机硅甲基单体生产的副产物甲基三氯硅烷(CH3SiCl3)的处理问题成为制约有机硅发展的一大障碍，国际上通常的做法是将副产物作为原料生产气相法白炭黑，为解决CH3SiCl3的堆积和促进有机硅甲基单体工业的良性发展提供了一条新的途径。
气相法白炭黑的制备原理是硅烷卤化物在氢氧焰生成的水中发生高温水解反应，温度一般高达1200-1600℃，然后骤冷，再经过聚集、旋风分离、空气喷射脱酸、沸腾床筛选、真空压缩包装等后处理获得成品。
反应原理如下：SiCl4+2H2+O2→(高温水解)SiO2+4HClCH3SiCl3+2H2+3O2→(高温水解)SiO2+CO2+3HCl+2H2O成品的质量(粒径、表面积、纯度等)与原料(包括氢气和氧气)的纯度、原材料的配比、进料温度、氢气和氧气的流量、合成炉和分离器的结构与精度等因素有关。
硅烷卤化物的纯度要高，不能含过多的杂质，否则不但会影响成品的色泽，还会导致其使用效果变差。
而原料中的气体也必须经过预处理，使之不含有水分，因为水分的存在会导致硅烷卤化物的水解。
聚氨酯发泡过程中有哪些影响因素？
聚氨酯发泡过程中有哪些影响因素？聚氨酯发泡是以异氰酸酯和聚醚多元醇为主要原料，在发泡剂、催化剂、阻燃剂等多种助剂的作用下，通过专用设备混合，经高压喷涂现场发泡而成的高分子聚合物。
聚氨酯泡沫材料有软泡材料和硬泡材料两种，其中，软泡材料为开孔结构，硬泡材料为闭孔结构，而软泡材料又分为结皮和不结皮两种。
聚氨酯软泡材料的主要功能是缓冲，因此常用于沙发家具、枕头、坐垫、玩具、服装以及隔音内衬。
聚氨酯硬泡材料则是一种具有保温与防水功能的新型合成材料，其导热系数很低，仅0.022～0.033W/（m.K），相当于挤塑板的一半，是目前所有保温材料中导热系数最低的。
硬质聚氨酯泡沫塑料主要应用在建筑物外墙保温、屋面防水保温一体化、冷库保温隔热、管道保温材料、建筑板材、冷藏车及冷库隔热材等方面。
既然聚氨酯发泡材料性能如此多样，应用如此广泛，那么，发泡过程中的哪些因素会对生成的泡沫材料的性能产生影响，聚氨酯发泡材料的性能究竟与哪些因素有关呢？洛阳天江化工新材料有限公司经多次实验研究发现，原料的羟值、不饱和度、酸值、色值与分子量的大小，以及水分、钾离子、抗氧剂等的加入量均会对制成的聚氨酯泡沫材料的性能产生影响。
下面，洛阳天江化工的专家针对这些影响因素分别为大家做出了讲解：一、多元醇羟值大小的影响一般多元醇化合物的官能度越大、羟值越高，则制得的泡沫塑料硬度越大，机械物理性能越好，耐温性能也越好，但与异氰酸酯等其他组分的互溶性则会随官能度以及羟值的增大而变差。
羟基化合物与异氰酸酯的反应是聚氨酯合成中最常见、最基础的反应之一。
在羟基含量相同的情况下，官能度越大的多元醇反应速率越大，反应物的粘度增加越快。
在官能度相同的情况下，羟值越高的聚醚多元醇反应活性越高，与异氰酸酯的反应性也越强；反之，羟值越低的聚醚多元醇的反应活性越低，与异氰酸酯的反应性也越。
异氰酸酯与水的反应以及异氰酸酯与多元醇的反应作为聚氨酯发泡过程中的两大主反应，两者的反应活性应相当。
炭黑在高分子复合材料中的加强作用研究
炭黑在高分子复合材料中的加强作用研究随着科技的不断发展，大量新型材料的涌现改变了我们的日常生活和工业生产方式。
在材料学中，高分子复合材料的研究有着举足轻重的地位。
高分子复合材料是指通过多种方式将多种材料组合在一起，形成一种性能更强大的新型材料。
其中，炭黑作为一种常见的高分子复合材料添加剂，在提高复合材料的强度、硬度、耐磨性等方面发挥了重要的作用。
本文将探讨炭黑在高分子复合材料中的加强作用研究。
一、炭黑的基本性质炭黑即碳黑，是一种黑色粉末状固体材料，由碳素微粒组成。
由于其颜色深沉，炭黑曾被用于生产印刷墨水和油漆等。
现在炭黑主要用于橡胶、塑料等高分子复合材料中。
炭黑的重要性质包括：结构多样性、高比表面积、良好的导电性和耐磨性等。
二、炭黑在高分子复合材料中的加强作用1.提高复合材料的强度和硬度炭黑因其高比表面积和结构多样性，可以与高分子材料产生很好的黏附作用。
加入适量的炭黑可以改善高分子材料的力学性能。
例如，炭黑可使硫化橡胶硬度和拉伸强度提高10％以上。
炭黑还可提高塑料产品的硬度和强度。
此外，高比表面积的炭黑可以分散在高分子材料中，从而提高材料的结实性和耐久性。
2.提高耐磨性炭黑在高分子材料中还可以起到提高耐磨性的作用。
炭黑微粒在高分子材料表面形成多孔结构，使得材料能够更好地抵御环境中的磨损。
因此，在制造轮胎、雨衣、雨靴等产品时，炭黑是一种非常理想的填充物和添加剂。
3.抗静电静电问题是高分子材料制品所面临的重要问题之一。
过大的静电电荷会导致产品对灰尘、污垢和其他粒子的吸附，影响产品的外观和品质。
炭黑的导电性良好，可以消除材料表面的静电荷，从而提高产品的质量。
三、炭黑在不同高分子材料中的应用炭黑的应用范围非常广泛，可以用于制造橡胶、塑料制品、沥青、颜料、碳纤维等材料。
以下是炭黑在不同高分子材料中的应用举例：1.炭黑在橡胶中的应用炭黑是橡胶制品中最重要的填充材料之一。
它可以为橡胶制品提供优异的物理和机械性能。
填充剂、热稳定剂及碳黑对PVC糊性能影响
ｔ ｙ；ｓ ｏ ｅ ｐ ｏｐ ｒ ｙ； ｍ ｅ ｈａ ｉａ ｒ ｅ ｔ ｔｒ ｒ ｅｔ ｃ ｎ ｃ ｌｐ ｏｐ ｒ ｙ
在 聚氯 乙烯 （ ＶＣ） 的加 工 中 ， 加 剂 的 Ｐ 糊 添
１ 试 验 部 分
选 用很 重要 ， 重要 的添 加剂 有填 充剂 、 稳定剂 、 增 粘剂 、 色 剂 ］ 着 。加 入 填 充 剂 等 ， 仅 能 够 降 低 不
Ｃａ ｂ ｎ Ｂｌ ｃ ｎ ＰＶＣ ｓ ｅ Ｐｒ ｐ ｒ ｉｓ ｒ ｏ ｋｏ ａ Ｐａ ｔ ｏ ｅ ｔｅ
Ｙ ｕ Ｌｉ ｈ ｎ ｚ ｅ
பைடு நூலகம்
（ ｐａ ｔ ｅ ｆＣｈｅ ｉａ ｎｄ Ｍ ａ ｅ ｉ ｌＥｎｇ ｎｅ ｒｎ Ｄｅ ｒ ｍ ｎｔｏ ｍ ｃ ｌａ ｔ ｒａ ｉ ｅ ｉ ｇ，
Ｐ ＶＣ糊 的粘 度在 剪 切 速 率 变 化 时 ， 度 变 化很 大 ， 放 １ 粘 度 下 降很 少 ， 下 降 ０ ３Ｐ 粘 存 ０ｄ后 仅 ． ａ・ｓ 。玻 璃 微 珠 和 滑石 粉 对 Ｐ ＶＣ 糊 的硬 度 影 响 较 为 明 显 ； 加 硬 脂 酸钡 ， ＶＣ糊 存 放 １ 添 Ｐ ０ｄ后 粘 度 仅 下 降 ０ ４Ｐ ． ａ・ｓ 存 放 性 能 较 好 ； 黑 用 量 为 ０ ５ｇ时 ， ， 碳 ．
Ｐ ＶＣ糊 流动 性 能基 本 不 变 。 关 键 词 ： 填 充剂 稳 定 剂 碳 黑 聚 氯 乙烯 流 变 性 能 存 放 性能 力学 性 能
浅谈阻燃剂在聚氨酯泡沫塑料中的重要性
浅谈阻燃剂在聚氨酯泡沫塑料中的重要性作者：王永林彭孝瑚来源：《电脑知识与技术》2017年第29期摘要：软质聚氨酯泡沫塑料以其优异的物理机械性能、隔热保温、低密度、施工方便以及与多种材料有很强的粘结力等特点而被广泛应用，但其易燃、燃烧后产生毒性气体和火灾不易扑灭等问题一直是威胁人类生命财产安全的一大隐患。
该文整理了阻燃剂的类型，并对在软质聚氨酯泡沫塑料的作用方面进行了思考。
关键词：聚氨酯泡沫塑料；阻燃剂中图分类号：G424 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2017）29-0247-031 软质聚氨酯泡沫材料概述1.1 软质聚氨酯泡沫塑料定义聚氨酯是聚氨基甲酸酯的简称，在高分子主链上含有许多重复的—NHCOO—基团的高分子化合物统称为聚氨基甲酸酯[1，2]。
聚氨酯泡沫一般由多元醇化合物与二元或多元有机异氰酸酯反应而成，其中多元醇化合物为聚醚多元醇或聚酯多元醇，除了两种主要原料之外还需要其他助剂，包括催化剂、发泡剂、稳定剂，根据产品的用途还可以使用防老剂、防霉剂等。
依据所用原料中官能团数目的差别，可以制成线性结构高分子聚合物和体型高分子聚合物。
若异氰酸酯和多元醇的官能团都为二时，得到的是线性高分子聚合物；若异氰酸酯和多元醇的官能团原料中出现三个或大于三个的官能团时，得到的是体型高分子聚合物。
不同类型的原料，能生产出不同结构的聚氨酯，获得不同性质的聚合物，这样可以将聚氨酯分为聚氨酯塑料、聚氨酯橡胶、聚氨酯纤维、聚氨酯涂料、聚氨酯黏合剂[2，3]。
在聚氨酯合成材料中，软质聚氨酯比例占40%，硬质聚氨酯占30%，涂料和黏合剂占15%，弹性体占10%，其他的为纤维和合成革[4]。
聚氨酯泡沫塑料是最重要的热固性聚合物之一，多孔性是它的主要特点，也正因为这个原因，使得聚氨酯泡沫塑料的相对密度较小，而聚氨酯泡沫塑料中脲键的存在使得材料的比强度较高。
根据材料硬度的区别，聚氨酯泡沫塑料可分为软质聚氨酯泡沫塑料、硬质聚氨酯泡沫塑料和半硬质聚氨酯泡沫塑料，根据聚氨酯泡沫结构的区别，聚氨酯泡沫塑料可分为开孔和闭孔聚氨酯泡沫塑料[5]。
黑色颜料对聚氨酯弹性体的影响
（ ｅｌｎｊ ｎ ｎｔｕｅｏ ｈ ｍｃ ｎ ｅｒ ｇ Ｈａｂｎ１０ ７ ，Ｃ ｉａ Ｈ ｉ ｇａ ｇＩｓ ｔｔ ｆＣ ｅ ｉＭ Ｅ ｇ ｅｉ ， ｒｉ ５ ０ ８ ｈｎ ） ｏ ｉ ｉ ｉ ｎ
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聚 醚多元 醇 （ 工业 品 ， 明 化 工研 究 院 ） Ｔ 一 黎 ； ＭＸ
收稿 日期 ：０ ８— ３—２ ２０ ０ ４ 作 者 简 介 ： 向 红 （ ９９一） 黑 龙 江 人 ，０ ３年 毕 业 于 齐 齐 哈 尔 大 学 崔 １７ ， ２０
１ ２ 预 聚体的制备 －
在装有搅拌器 、 控温仪 、 空接 口的三 口烧 瓶 真 中 ， 人 定量 的 聚醚 多元 醇 ，０ ￣ 加 １０Ｃ真空 脱水 至 无气
浅谈助剂对聚氨酯软泡的影响
浅谈助剂对聚氨酯软泡的影响浅谈聚氨酯软泡生产过程中用到的助剂，从发泡剂、泡沫稳定剂、催化剂、光稳定剂、阻燃剂、填料和色浆等方面简要介绍了对聚氨酯软泡的影响。
标签：聚氨酯软泡；助剂；影响聚氨酯软泡，指的是软质聚氨酯泡沫塑料，是一种具有一定弹性的柔软性聚氨酯泡沫塑料，它是聚氨酯制品中用量最大的一种聚氨酯产品。
决定聚氨酯软泡性能的除了主料多元醇和异氰酸酯外，助剂对其性能也有较大影响，本文从发泡剂、泡沫稳定剂、催化剂、光稳定剂、阻燃剂、填料和色浆等方面简要介绍了对聚氨酯软泡的影响。
1 发泡剂发泡剂有化学发泡剂和物理发泡剂两种[1][2]。
化学发泡剂一般为水，制取聚氨酯泡沫塑料时，利用水和二异氰酸酯反应生成二氧化碳作为发泡剂。
水作为发泡剂与异氰酸酯反应生成脲键并放出大量的CO2及热量，是一个链增长反应。
水量越多，泡沫密度越低，同时泡孔支柱变小、变弱，降低了承载能力，易发生塌泡、裂泡等现象，此外，消耗异氰酸酯的量增加，放热量增多，容易造成烧芯。
水量减少，催化剂的用量相应减少，但制得聚氨酯软泡的密度增大。
物理发泡剂都是一些低沸点液体，靠吸收发泡反应放出的热量气化成气体作为发泡剂。
二氯甲烷用量较大，但是由于对人体中枢神经系统有一定影响，其在空气中的浓度限制也在加强；丙酮、戊烷等易燃溶剂，由于价格低、性能优越、工艺配方不需做大的改动、比较容易掌握，也被大量用于聚氨酯软泡生产，但生产场所的防火防爆安全确需加倍注意。
2 泡沫稳定剂。
生产聚氨酯泡沫塑料产品时，泡沫稳定剂（或称匀泡剂）是一个不可缺少的组分[1][2]。
聚酯软泡用的稳定剂有非硅油和硅油两种类型。
泡沫稳定剂可使聚脲在发泡体系中良好分散，起着“物理交联点”的作用，并能明显提高聚氨酯泡沫混合物的早期粘度，避免裂泡。
它一方面具有乳化作用，另一方面加入有机硅表面活性剂后可降低液体的表面张力，使得气体分散时所需增加的自由能减少，还可使分散在原料中的空气在搅拌混合过程中更易成核，有助于细小气泡的产生，提高发泡稳定性，此外，还能有效防止泡孔发生瘪泡、破裂等问题，使泡沫壁具有弹性，控制泡沫的孔径和均匀度。
炭黑对聚氨酯泡沫塑料发泡行为的影响
21213 粘度的影响 炭黑的加入在增加成核点的数目的同时也会增加
体系的粘度 ,成核点的增加和粘度的增加对发泡过程 的影响是相互矛盾的 。结合表 2 和图 5 、图 6 的结果可 以看出 :在低添加量时 ,粘度对发泡过程的影响显著 。 表 2 发泡体系的粘度 (25 ℃) 和泡体的高度
炭黑的浓度 组合料的粘度/ Pa. s
图 2 炭黑的乳化和稳泡作用模型
由于液体的毛细作用 ,使炭黑粒子在液滴或气泡 壁上聚集 ,形成一层固体质点膜组成的“盔甲”,固体颗 粒靠毛细作用吸附另一些颗粒 ,并且当它们间弯月面 的曲率半径越小时 ,这种吸附作用越强 ,因而粉末之间 表现出十分明显的粘结作用 。如果有过剩颗粒存在 时 ,若液滴或气泡发生形变 ,表面积变大 ,过剩的颗粒 就会挤入表面层 。当压力消失时 ,这个固体粉末表面 膜仍保持着形变 ,表现出固体膜的强度比表面活性剂 分子膜的强度要大[2 ] 。 21113 炭黑在泡沫塑料中的分散
本实验以普通的聚氨酯泡沫塑料为基体 ,以炭黑 为导电粉体 ,经自由发泡合成一种新型的导电材料 ,它 具有多孔 、质轻 、柔软以及加工简单 、施工方便 、成型条 件要求低等特点 ,可用做抗静电材料及制造多孔金属 的基体等 。炭黑因其特殊的表面性质 ,在不同的反应 阶段起着不同的作用 ———固体粉末乳化剂 、成核剂 (气 泡成核剂 、晶体成核剂) 、泡沫稳定剂 、导电剂 。通过实 验 ,我们初步建立了炭黑的乳化及稳泡作用模型 ,并对 炭黑在体系中的分散及对泡沫塑料发泡行为的影响作 了研究 ,初步探讨了炭黑的加入对微相分离的影响 ,借 此来表征炭黑在整个反应过程中的作用 ,这将对进一 步改善导电泡沫塑料的力学性能和提高其导电性有着 积极的指导作用 。
1 实验化工厂 ;
甲苯 - 2 ,4 - 二异氰酸酯 ( TDI) ,美国 Dow 化学公
不同原料组分对聚氨酯泡沫反应温度r及泡沫密度、 泡体结构、热稳定性的影响
不同原料组分对聚氨酯泡沫反应温度r及泡沫密度、泡体结构、热稳定性的影响张弛;聂士斌【摘要】为进一步研究聚氨酯泡沫(PUF)的物理性能和热性能,以一步法制备聚氨酯泡沫,研究了黑料、发泡剂、锡类催化剂和泡沫稳定剂对PUF的影响.研究表明当物理发泡剂HCFC-141B的质量份数从8.33增加至500.,反应温度从109℃下降到80.0℃,PUF密度从0.074 g/cm 3下降到0.044 g/cm 3,泡沫孔径明显增大,同时PUF800℃残炭量从25%下降到5%;当泡沫稳定剂硅油1086的质量份数从0增加到3.33,PUF反应温度从113℃下降到84.5℃,密度从0.222 g/cm3下降到0.047 g/cm3,泡沫孔径明显减小,泡体变得致密规整,同时PUF800℃残炭量从16%上升到23%.实验表明,配方为44V20167份,HCFC-141B8.33份,C-1010.083份,硅油10863.33份的泡沫具有较好的物理性能和热性能.%The physical property and thermal property of Polyurethane foam ( PUF) have been studied .PUF has been prepared with one-step method in different mass fraction of the black material , the foaming agent , tin cat-alyst and foam stabilizer .When the mass fraction of physical foaming agent HCFC-141 B increased from 0 to 83.3, the reaction temperature, density and residual char of the PUF decreased from 105℃to 72℃, from 0.111 g/cm3 to 0 .029 g/cm3 and from 25% to 5%, respectively .However , the bubble size increased obviously . When the mass fraction of silicone oil 1086 increased from 0 to 3 .33 , the reaction temperature decreased from 113℃to 84.5℃and the density decreased from 0.222 g/cm3to 0.047 g/cm3.Meanwhile, the bubble size also decreased obviously , and the residual carbon amount at 800℃increased from 16% to 23%.When the mass fraction of black material, the foaming agent, tin catalyst and foam stabilizer were 167, 8.33, 0.083, 3.33, PUF had better physical property and thermal property .【期刊名称】《安徽理工大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2016(036)006【总页数】8页(P39-46)【关键词】聚氨酯泡沫;反应温度;密度;热稳定性;泡体结构【作者】张弛;聂士斌【作者单位】安徽理工大学能源与安全学院,安徽淮南 232001;安徽理工大学煤矿安全高效开采省部共建教育部重点实验室,安徽淮南 232001;安徽理工大学能源与安全学院,安徽淮南 232001;安徽理工大学煤矿安全高效开采省部共建教育部重点实验室,安徽淮南 232001【正文语种】中文【中图分类】TQ328.3聚氨酯(PU)于二十世纪三十年代由德国化学家Bayer发明，其产品种类丰富，物理化学性能优异，已成为应用最广泛的合成树脂之一。
炭黑的导电性能在IXPE导电泡棉中的应用
深圳市长园特发科技有限公司炭黑的导电性能在IXPE导电泡棉中的应用炭黑是一种半导体材料，常用电导率或其倒数电阻率表示其电性能。
炭黑的导电性与其微观结构、粒子大小、结构、表面性质等密切相关。
炭黑的微观结构赋予炭黑导电性。
天然石墨单晶或高度定向的热裂解石墨的电性能类似于半金属性质，即它的价电子与导电电子带之间的能带很低，小于0.04eV。
而且，由于石墨的取向，在电性能方面也存在着明显的各向异性。
石墨单晶在a轴方向的比电阻大约为5*10-5欧.cm，但在垂直于石墨层的C轴方向的比电阻则为0.5欧.cm，高出104倍。
对炭黑聚集体而言，由于石墨层取向的同心圆性质，绝大部分接触都是沿C轴方向，其电阻率要高于石墨。
炭黑的物理化学性质与其化学性质与其导电性有关。
一般来说，粒子越小，导电性能越好，这是由于增加了单位体积内炭黑的粒子数，从而增加了接触点或在分散体系中减少了粒子间距，使电阻减小，导电性增加。
炭黑结构也是炭黑导电性的重要因素，高结构炭黑较正常结构或底结构炭黑具有较好的导电性。
这显然是由于炭黑链枝结构的存在、交织联结形成了更多的导电通路所致。
炭黑表面挥发物或残留的焦油状物质（即溶剂抽出物）使炭黑表面覆盖一层含氧化合物的摸或油状烃分子薄膜，形成了绝缘层，增加了炭黑的电阻，使导电性降低。
将炭黑在真空或惰性气氛中加热除去含氧基团和油状物质后，导电性会明显增加。
炭黑表面粗糙度，即孔隙性也影响炭黑的导电性。
表面粗糙多孔的炭黑其导电性增加，这是由于当填充量一定时，多孔的炭黑粒子比实心粒子的粒子间距要小。
所以，导电性能好的炭黑要具备粒子细、结构高、表面纯净、粗糙多孔的特点。
IXPE导电泡棉将聚乙烯或改性聚乙烯与导电填料和抗静电剂挤出成型，经过辐射交联，高温发泡制得导电/泡沫塑料，其表面电阻和体积电阻为103-9，永久导电，表面光滑，环保，易二次成型加工。
而添加的炭黑选择高电导率的炭黑进行加工成型，可以大幅度降低炭黑的含量，提高IXPE的物理性能。
[反射率,炭黑,泡沫]炭黑对无机开孔泡沫吸波材料反射率的影响分析
![[反射率,炭黑,泡沫]炭黑对无机开孔泡沫吸波材料反射率的影响分析](https://img.taocdn.com/s3/m/0b9269d3eff9aef8951e067f.png)
炭黑对无机开孔泡沫吸波材料反射率的影响分析无机开孔泡沫型吸波材料是利用碎玻璃或火山灰等为主要原料，在其中添加电磁损耗物质，熔融发泡得到的一种材料，具有吸波性能好、多频谱兼容、耐久性好以及耐恶劣环境，使用寿命长、造价低的特点，在工程应用中具有独特的优势。
炭黑是以液体或气体碳氢化合物为原料，在缺氧条件下经不完全燃烧分解制得的。
炭黑的主要成分是碳，只有少量的氮和氧，具有准石墨晶体结构和胶体粒径范围的黑色粒状物质，其结构类似于石墨，典型的炭黑是由直径10100 nm，表面积25-1 500 m馆球形原生颗粒构成的。
炭黑在无机开孔泡沫吸波材料制备中，除了具有起发泡剂作用，还具有稳定剂作用，增加孔隙率，同时在样品的孔隙中渗透炭黑增加其吸波性能。
炭黑的含量对无机开孔泡沫吸波材料的性能有较大的影响，制备了不同炭黑含量的无机开孔泡沫吸波材料样品，测试了其介电常数，通过理论计算，得到了样品在X波段的反射率，对计算性能较好的样品进行了实验验证，为材料的工程应用提供了参考。
1实验样品的制备无机开孔泡沫型吸波材料实验样品制备分为三步:(1)炭黑作为氧化型吸波剂高温烧结发泡得到无机开孔泡沫型吸波材料初样;(2)炭黑作为添加的吸波剂，配置能浸渍初样的含炭溶液;(3)将溶液完全浸渍到初样中并烘干。
试验分别制备了炭黑体积含量为0.1%,0.5%,1.5%,2%和3%的样品。
2电磁参数的测量材料电磁参数测量主要用矩形波导和同轴传输线。
在小损耗时，有许多比较成熟的方法如微扰法。
但该方法对于大损耗的吸收材料的测量无能为力。
对损耗在0.1以上的中、大损耗材料，常用的方法有:驻波法(测量线法)和网络法。
驻波法的优点是不需要复杂的仪器设备，通过测量测量线中在终端短路、开路两种状态的驻波变化来获得材料的电磁参数。
网络法将介质试样段看成是一个对称二端口网络，而介质的电磁参数可以根据等效网络参数计算。
文中实验采用网络法，主要测试设备是矢量网络分析仪，测试方法参考GJB 5239-2004《射频吸波材料吸波性能测试方法》。
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本实验以普通的聚氨酯泡沫塑料为基体 ,以炭黑 为导电粉体 ,经自由发泡合成一种新型的导电材料 ,它 具有多孔 、质轻 、柔软以及加工简单 、施工方便 、成型条 件要求低等特点 ,可用做抗静电材料及制造多孔金属 的基体等 。炭黑因其特殊的表面性质 ,在不同的反应 阶段起着不同的作用 ———固体粉末乳化剂 、成核剂 (气 泡成核剂 、晶体成核剂) 、泡沫稳定剂 、导电剂 。通过实 验 ,我们初步建立了炭黑的乳化及稳泡作用模型 ,并对 炭黑在体系中的分散及对泡沫塑料发泡行为的影响作 了研究 ,初步探讨了炭黑的加入对微相分离的影响 ,借 此来表征炭黑在整个反应过程中的作用 ,这将对进一 步改善导电泡沫塑料的力学性能和提高其导电性有着 积极的指导作用 。
组合料中水滴以两种形式存在 , 如图 2 中 ( a) 部 分 :一种是匀泡剂乳化而形成的 ;另一种是炭黑为乳化 剂形成的 。这两种形式的液滴 经 高 速 搅 拌 后 , 水 与 TD I 反应生成的 CO2 ,附着在气核上生成气泡 ,330 与 TD I 反应生成的聚氨酯组成了泡壁 。匀泡剂的表面活 性比炭黑高 ,优先吸附在聚氨酯膜的表面 ,其亲有机端 指向气相 。炭黑则一部分分散在聚氨酯膜内部 ,另一 部分附着在泡壁的外部 ,与匀泡剂一起起到稳定泡沫 的作用 ,如图 2 中的 (b) 部分 。
图 2 炭黑的乳化和稳泡作用模型
由于液体的毛细作用 ,使炭黑粒子在液滴或气泡 壁上聚集 ,形成一层固体质点膜组成的“盔甲”,固体颗 粒靠毛细作用吸附另一些颗粒 ,并且当它们间弯月面 的曲率半径越小时 ,这种吸附作用越强 ,因而粉末之间 表现出十分明显的粘结作用 。如果有过剩颗粒存在 时 ,若液滴或气泡发生形变 ,表面积变大 ,过剩的颗粒 就会挤入表面层 。当压力消失时 ,这个固体粉末表面 膜仍保持着形变 ,表现出固体膜的强度比表面活性剂 分子膜的强度要大[2 ] 。 21113 炭黑在泡沫塑料中的分散
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高度都较低 ;随着填充量的增加 ,粒子的数目对发泡过 程的影响变得显著 。因为炭黑粒子的数目增加 ,可提 供有效气核数就越多 ,可形成的气泡数目也越多 ,有利 于泡体的上升 。因此 ,填充量为 5 %时 , H G - 1P 填充 泡沫塑料的发起速度和泡体高度都超过 SRF 填充泡沫 塑料 。 213 对泡孔结构的影响
因为体系的粘度大 ,气泡上升时的阻力大 ,从而阻碍了 泡体的上升 。因此 ,添加量为 1 %时 ,两种泡沫塑料相 比较而言 ,H G - 1P 填充泡沫塑料的发起速度和泡体的
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泡体的高度/ cm
/%
SRF
HG- 1P
SRF
HG- 1P
0
0139
0139
2410
2410
1
1103
2185
1916
1610
3
4110
90150
2015
1915
5
19165
———
2112
2313
1 —5 % 2 —0 3 —3 % 4 —1 % 图 5 HG - 1P 填充泡沫塑料的发泡曲线
σSRF - 330
7215 3715 7618 3918 4210
7312
3815
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—炭黑粒子 图 1 炭黑粒子的接触角及其在界面上的分布情况
112 泡沫塑料的制备工艺
偶联剂 聚醚三元醇 研磨 胶体 高速搅拌 组合料
↑
↑
↑
炭黑
助剂
TD I
高速搅拌 泡沫体 熟化 样品
113 分析与测试 用 J ZH Y - 180 型界面张力仪测定 25 ℃下 ,水和
收稿日期 :2001Ο09Ο18
330 的表面张力 σ水 、σ330 及界面张力 σ水 - 330 。分别将 炭黑分散在水和 330 的液面上 ,使炭黑在液体表面形 成均匀的固体膜 ,用吸耳球吹去多余的颗粒 ,用界面张 力仪测出水与 H G - 1 P 界面张力 σHG- 水 以及 330 与 H G - 1 P 的界面张力 σHG- 330 。用同样的方法测出水与 SRF 的界面张力 σSRF - 水 以及 330 与 SRF 的界面张力 σSRF - 330 。
加有炭黑的组合料中 ,气泡的成核点有两种 :炭黑 颗粒和溶于原料中的微细空气泡 。因此 ,炭黑的加入 量对气泡 的 产 生 及 气 泡 的 数 量 都 有 着 非 常 重 要 的 影 响。
图 5 是不同炭黑填加量的 H G - 1P 填充泡沫塑料
的发泡曲线 。从图 5 中可以看出 ,不同的添加量对发 泡速度的影响很大 。当炭黑浓度为 1 %时 ,泡体的发 起速度比未添加炭黑时慢得多 ;3 %时 ,泡体的上升速 度比 1 %的要快 ;5 %时 ,泡体在整个上升过程中 ,保持 较快速度的匀速上升 。这主要是因为随着炭黑浓度的 增加 ,可成为气泡成核点的粒子的数目大为增加 ,反应 过程中 ,形成气泡的机会更多 ,当炭黑的浓度达到一定 的浓度时 ,在发泡过程中 ,气泡的生成和长大可能同时 进行并处于平衡状态 ,因此 ,气体的上升速率基本保持 恒定 ,这种平衡态一直持续到发泡反应结束 。 21212 炭黑粒径的影响
21213 粘度的影响 炭黑的加入在增加成核点的数目的同时也会增加
体系的粘度 ,成核点的增加和粘度的增加对发泡过程 的影响是相互矛盾的 。结合表 2 和图 5 、图 6 的结果可 以看出 :在低添加量时 ,粘度对发泡过程的影响显著 。 表 2 发泡体系的粘度 (25 ℃) 和泡体的高度
炭黑的浓度 组合料的粘度/ Pa. s
第 15 卷 第 12 期 2001 年 12 月
助 剂
中 国 塑 料
CHINA PLASTICS
炭黑对聚氨酯泡沫塑料发泡行为的影响
Vol. 15 ,No. 12 Dec. ,2001
吴叔青 , 邓剑如 , 严 冰
(湖南大学化学化工学院 ,湖南 长沙 410082)
摘 要 : 建立了在聚氨酯导电泡沫塑料反应体系中炭黑的乳化和稳泡作用模型 ,研究了不同粒径的炭黑和不同的添 加量对体系发泡行为的影响 ,初步探讨了炭黑对微相分离的影响 。 关 键 词 : 炭黑 ; 聚氨酯 ; 泡沫塑料 ; 发泡行为 中图分类号 : TQ328. 3 文献标识码 : B 文章编号 : 1001Ο9278 (2001) 12Ο0052Ο04
图 7 为 HG - 1P 填充泡沫塑料冲孔后泡孔的形 貌 ,图 8 为基体泡沫塑料的泡孔形貌 。两张照片对照 , 可以看出 H G - 1P 填充泡沫塑料壁膜的破裂情况不理 想 ,这可能是由两种原因造成的 : 第一 ,炭黑作为一种 外加粒子加入到反应体系中 ,可以充当晶种 ,起到异相 成核剂的作用 , 从而引起结晶速率和结晶度的改 变[4 ,5 ] ,导致微相分离的时间提前 。微相分离开始时 , 发泡反应还未结束 ,凝胶反应尚未开始 ,这时 ,泡壁膜 的弹性还很大 ,从而造成气泡冲孔时壁膜破裂不完全 或不破裂 ,导致泡沫塑料的闭孔率高 。第二 ,炭黑作为 固体粉末稳泡剂 ,所形成的固体表面膜的强度比表面 活性剂分子组成的表面膜的强度要大 ,稳定性也较高 , 对冲孔的完全性也会造成一定的影响 。这一点也很好 地支持了图 2 中炭黑的稳泡作用模型和 21112 中的分 析。
各组合料的粘度用 NDJ - 1 型旋转粘度计在 25 ℃ 下测定 。
2 结果与讨论
211 炭黑的分散
21111 炭黑在组合料中的分散
水和匀泡剂等助剂加入到炭黑与聚醚多元醇的胶
体溶液中 ,经高速搅拌后的组合料为乳状液 ,在此体系
中炭黑作为固体粉末乳化剂 ,与匀泡剂一起完成对水
的乳化 。炭黑因界面张力的作用而分散在 330 与水的
利用式 (1) 和表 1 中各界面张力的测定值可计算 出 H G - 1 P 在水相方面的接触角 θ1 = 151. 8°, SRF 在 水相方面的接触角 θ2 = 14517°。θ1 和 θ2 都 > 90°,表
明炭黑的亲油性强 ,形成的乳状液为 W/ O 型 。 因此 ,可推导出炭黑的乳化和稳泡作用模型如图 2 。 21112 炭黑在发泡过程中的分布
1 实验部分
111 主要原料
聚醚三元醇 ,330 ,上海高桥化工厂 ;
甲苯 - 2 ,4 - 二异氰酸特导电炭黑 ,H G - 1 P ,平均粒径 30 nm ,山东临淄
华光化工厂 ;
炭黑 ,SRF ,平均粒径 80 - 100 nm ,自贡炭黑厂 。
界面上[1 ] ,如图 1 所示 。
对炭黑进行受力分析 ,可得公式 :
σ炭黑 - 油 - σ炭黑 - 水 =σ水 - 油cosθ
(1)
采用 113 中的方法测定各界面张力 ,如表 1 。
表 1 25 ℃下表( 界) 面张力 σ的测定值 nN/ m
σ水
σ330
σHG- 水 σHG- 330 σ水 - 330 σSRF - 水
炭黑在泡沫塑料中的分散是不均匀的 ,主要集中 在网状结构的结点处 ,如图 3 。
这种情况主要是由以下几种原因造成的[1 ,2 ] 。 吉布斯 - 马朗高尼效应 :当气泡的核化完成以后 , 新生成的气体向已有的气泡中扩散以及气体吸收反应 热膨胀 ,使气泡慢慢胀大 。泡壁的扩展引起表面积的 扩大和该处表面上匀泡剂浓度的降低 ,势必造成该处 表面张力的升高 ,产生表面压 ,在热力学上要求体系处 于自由能量低状态 ,因此 ,迫使该处表面张力恢复到原 来的低能态 ,使泡壁减薄处自动恢复 。同时 ,膜外的匀