水加入量对全水聚氨酯泡沫塑料性质的影响
聚氨酯泡沫塑料——高化实验报告
聚氨酯泡沫塑料的制备2011011743 分1 黄浩一、实验目的1. 了解制备聚氨酯泡沫塑料的反应原理。
2. 了解各组份的作用及影响。
二、实验原理本实验是使用聚醚与异氰酸酯扩链生成预聚体，并利用水和异氰酸酯的反应来发泡并进一步延长分子链，最终生成多孔松软的发泡塑料。
聚氨酯泡沫塑料的合成可分为三个方面：1. 预聚体的合成。
由二异氰酸酯单体与聚醚330N反应生成含异氰酸酯端基的聚氨酯预聚体。
2. 发泡与扩链。
在预聚体中加入适量的水，异氰酸酯端基与水反应生成氨基甲酸，随机分解生成一级胺与CO2，放出的CO2气体上升膨胀，在聚合物中形成气泡，并且生成的一级胺可与聚氨酯、二异氰酸酯进一步发生扩链反应。
3. 交联固化。
游离的异氰酸酯基与脲基上的活泼氢反应，使分子链发生交联形成体型网状结构。
在本实验中，合成的是软质泡沫塑料，交联反应相对较少，但也存在。
聚氨酯泡沫塑料的软硬取决于所用的羟基聚醚或聚酯，使用较高分子量及相应较低羟值的线型聚醚或聚酯时，得到的产物交联度较低，制得的是线性聚氨酯，为软质泡沫塑料；若用短链或支链的多羟基聚醚或聚酯，所得聚氨酯的交联密度高，为硬质泡沫塑料，伸长率小于10%，复原慢；此外还有半硬质泡沫塑料，性能在上述两种之间。
除了软硬之外，泡沫塑料还有开孔和闭孔之分，前者类似于海绵，具有相互联通的小孔结构，而后者则是由高聚物包裹起来的气囊所构成。
在发泡塑料中，多孔结构可以由聚合本身放出，也可以加入发泡剂，如碳酸氢铵、挥发性溶剂，或者直接在预聚物中吹入气体。
聚氨酯属于聚合反应本身产生气体，异氰酸酯可以与任何带有活泼氢的物质反应，当与水反应时，会产生二氧化碳和有机胺类，后者会继续与异氰酸酯反应，即扩链。
在泡沫塑料的制备过程中，也会使用催化剂，二价的有机锡、锌盐或三级胺，都能活化异氰酸酯。
聚氨酯泡沫塑料有三种制备方法，分别是预聚体法、半预聚体法和一步法，前两者是先聚合、扩链生成预聚体，再进行发泡、交联等，适于制备硬质泡沫塑料。
全水发泡聚氨酯硬泡密度对性能影响的初步研究
全水发泡聚氨酯硬泡密度对性能影响的初步研究∗刘延磊㊀王磊㊀潘振勇㊀刘访艺㊀窦忠山（万华节能科技集团股份有限公司㊀山东烟台２６４００６）摘㊀要：研究了全水发泡硬质聚氨酯泡沫塑料的密度对泡沫性能的影响㊂实验结果表明，在一定密度范围内，随着泡沫密度的上升，泡沫的氧指数㊁压缩强度逐渐升高，导热系数先升高后降低，尺寸稳定性先变差后变好㊂关键词：硬质聚氨酯泡沫塑料；全水发泡；泡沫密度中图分类号：ＴＱ３２８ ３㊀㊀㊀文献标识码：Ａ㊀㊀㊀文章编号：１００５－１９０２（２０２０）０１－００２３－０３㊀∗㊀基金项目：十三五国家重点研发计划资助项目（２０１７ＹＦＣ１５０１２００之课题五２０１７ＹＦＣ１５０１２０５）㊂㊀㊀硬质聚氨酯泡沫塑料具有优良的保温性能㊁物理性能以及耐化学腐蚀等性能，广泛地应用于建筑外墙外保温及冷库保温等领域［１－２］㊂ＨＣＦＣ⁃１４１ｂ作为第二代发泡剂，因臭氧消耗潜能值（ＯＤＰ）为０ １１，对大气臭氧层有一定的破坏作用㊂根据中国聚氨酯泡沫行业第二阶段ＨＣＦＣ加速淘汰计划，我国将于２０２６年在聚氨酯泡沫行业将其完全淘汰［３－４］㊂全水发泡是替代ＨＣＦＣ⁃１４１ｂ的主要途径之一㊂水是化学发泡剂，可生成ＣＯ２而形成泡孔㊂ＣＯ２不燃，无气味，无毒性，因此水作发泡剂更环保且更安全［５］㊂水用量不同，产生的气体量不同，可得到不同密度的硬泡㊂本工作结合实际应用实验，初步研究了聚氨酯泡沫全水发泡体系中水用量和密度的相关性，以及泡沫密度对其性能的影响，并分析检测了泡沫中的气味和挥发性有机物总量（ＴＶＯＣ）［６］㊂１㊀实验部分１ １㊀主要原料聚醚多元醇ＦＲ⁃２０２６（羟值２００ｍｇＫＯＨ／ｇ）㊁聚醚多元醇Ｆ３１３５（羟值３５ｍｇＫＯＨ／ｇ），万华容威聚氨酯有限公司；聚酯多元醇ＰＳ２３５２（羟值２００ｍｇＫＯＨ／ｇ），斯泰潘（南京）化学有限公司；阻燃剂ＴＣＰＰ，江苏大明科技有限公司；前期发泡催化剂Ａ１㊁催化剂ＰＣ５，凝胶催化剂Ａ３３，空气化工产品有限公司；有机硅泡沫稳定剂Ａ㊁Ｂ和Ｃ，赢创特种化学（上海）有限公司；多异氰酸酯ＰＭ⁃２００，万华化学集团有限公司㊂以上均为工业级㊂１ ２㊀主要设备与仪器ＴＭＢ３５００型搅拌电钻，Ｂｏｓｃｈ公司，搅拌桨自制；ＨＣ⁃２型氧指数测定仪，南京江宁仪器厂；ＷＤＷ⁃２０Ａ型微机控制电子万能试验机，济南天辰试验机制造有限公司；ＨＣ⁃０７４型热流计，日本ＥＫＯ公司；ＧＣ５８９０型气相色谱仪㊁７６９４Ｅ型顶空进样器，安捷伦科技有限公司㊂１ ３㊀全水发泡聚氨酯泡沫制备全水发泡体系组合聚醚配方见表１㊂表１㊀全水发泡聚氨酯硬泡组合聚醚配方原料质量分数／％聚醚ＦＲ⁃２０２６０ ２５聚醚Ｆ３１３５０ ３０聚酯ＰＳ２３５２５阻燃剂ＴＣＰＰ３０ ４０水１ ３５催化剂Ａ１０ ５ １ ５催化剂ＰＣ⁃５１ ２催化剂Ａ３３０ ３有机硅泡沫稳定剂Ａ㊁Ｂ㊁Ｃ均为０ １㊀注：低聚物多元醇总质量分数为３５％ ５０％㊂按表１所示配方准确称取各原料于容器中，用电钻搅拌器搅匀，制备成Ａ料㊂采用一步法发泡工艺，按照Ａ料与Ｂ料（ＰＭ⁃２００）体积比１ʒ１（质量比１ʒ１ １）自由发泡，控制聚醚与阻燃剂的用量不变，改变水的用量及其他助剂的用量来调节硬泡密度㊂配方的异氰酸酯指数随水含量的变化而变化㊂１ ４㊀性能测试自由泡的表观密度按ＧＢ／Ｔ６３４３ ２００９测定；㊃３２㊃２０２０年第３５卷第１期２０２０．Ｖｏｌ．３５Ｎｏ．１聚氨酯工业ＰＯＬＹＵＲＥＴＨＡＮＥＩＮＤＵＳＴＲＹ自由泡的氧指数按ＧＢ／Ｔ２４０６ ２００９测定；板材的压缩强度按ＧＢ／Ｔ８８１３ ２００８测试；板材的尺寸稳定性按ＧＢ／Ｔ８８１１ ２００８测试；导热系数按ＧＢ３３９９ １９８２测试；ＴＶＯＣ（以单位质量的碳总挥发量表示）按ＧＢ１８５８３ ２００８测定㊂每组泡沫样品重复测试３次，取平均值㊂由５个气味评价员分别对采样袋中的泡沫样品气味进行评价，气味等级定义为：１级无气味；２级有气味，不明显，但无干扰性气味；３级有明显气味，但无干扰性气味；４级有明显气味，有干扰性气味；５级以上有较强气味［６］㊂２㊀结果与讨论２ １㊀水的用量对泡沫密度的影响调节配方使泡沫起发时间约７ １０ｓ，拉丝时间１５ ２０ｓ，其中多元醇与阻燃剂质量比固定，控制料温在２４ ２６ħ之间，搅拌时间５ｓ，考察水用量与自由发泡泡沫密度之间的关系，结果见图１㊂图１㊀泡沫密度随多元醇组分水含量的变化关系由图１可见，随着水用量的增加，泡沫密度先迅速降低然后缓慢变化㊂这是由于随着水含量增加，生成的ＣＯ２气体增多，同时反应放热使过量的水汽化产生的水蒸气也越多，泡沫密度快速降低㊂在水量偏多情况下产生的大量ＣＯ２，与水蒸气混合达到一定程度时，发泡体系内的压力会抑制剩余的水参与反应，此时泡孔壁较薄，会在发泡气体压力的作用下发生破裂，泡沫开孔率升高，多余的水分变成水汽大部分挥发掉㊂因此在水的质量分数大于１０％时，继续增加水的用量对泡沫密度影响较小㊂２ ２㊀泡沫密度对开孔率和氧指数的影响对不同密度的泡沫进行氧指数和开孔率测试，结果见表２㊂表２㊀泡沫密度与开孔率和氧指数的关系泡沫密度／（ｋｇ㊃ｍ－３）异氰酸酯指数开孔率／％氧指数／％８０ ２１９９２２ ３１９０ ７８９５２３ ４３２１ ４９８２２４ ４５１１ ７５４０２４ ８８３２ １８－２５ ０１４６２ ８６－２５ ２㊀由表２可见，随着泡沫密度增加，开孔率降低㊂同时，在一定的密度区间内，氧指数随着泡沫密度的增加而增加，主要原因有４点：（１）随着泡沫密度的增加，单位体积泡沫中阻燃剂含量增加；（２）高异氰酸酯指数有利于改善阻燃性；（３）随着泡沫密度的增加，泡沫闭孔率逐渐增加，燃烧时泡孔壁与空气接触面小，氧指数增加；（４）闭孔泡孔中气体ＣＯ２阻燃，有利于增加氧指数㊂２ ３㊀泡沫密度对压缩强度和导热系数的影响比较聚氨酯硬泡密度与压缩强度的关系，１００ｍｍˑ１００ｍｍˑ１００ｍｍ泡沫块的测试结果见表３㊂２５ħ下导热系数与泡沫密度的关系见表４㊂表３㊀泡沫密度与压缩强度的关系泡沫密度／（ｋｇ㊃ｍ－３）１９３２５１８３压缩强度／ｋＰａ２４８２１７８２６０表４㊀泡沫密度与导热系数的关系泡沫密度／（ｋｇ㊃ｍ－３）８１９３２５１导热系数／［ｍＷ㊃（ｍ㊃Ｋ）－１］４３４０３６３２㊀由表３可见，泡沫压缩强度随着密度的增加而增加，这是因为泡孔壁膜厚度增加，并且泡沫闭孔率增加，抵抗压力的能力增加㊂由表４可见，泡沫导热系数随着密度的增加而降低，其主要影响因素有泡沫固体树脂部分导热系数㊁泡孔内气体导热系数和孔隙率３个方面㊂泡沫密度较低时，由于开孔率较高，且泡沫孔隙率较大，气体在泡沫体内产生对流，因此导热系数较高；随着密度的增大，闭孔率逐步增加，对流㊁辐射传热逐步受限，泡孔内ＣＯ２气体的热导率对泡沫导热系数起主导作用，导致了导热系数随密度的增加而变小㊂２ ４㊀泡沫密度对尺寸稳定性的影响泡沫尺寸稳定性与泡沫密度关系如表５所示，㊃４２㊃聚氨酯工业㊀㊀㊀㊀㊀第３５卷测试条件８０ħ㊁２４ｈ㊂表５㊀泡沫密度对泡沫尺寸稳定性的影响泡沫密度／（ｋｇ㊃ｍ－３）８１９３２５１收缩率／％０ ３５１ ６７１ ０６０ ８３㊀由表５结合表２可见，在密度８ ５１ｋｇ／ｍ３范围内，泡沫尺寸稳定性随着泡沫密度的增加先变差后变好㊂这是因为当泡沫密度低至８ｋｇ／ｍ３时，泡沫开孔率较高，有利于泡沫有较好的尺寸稳定性；当泡沫密度升高到１９ｋｇ／ｍ３时，闭孔率稍有增加，泡孔壁较薄，且因水量较高，可能有少量聚醚羟基未参与反应，在加热条件下孔壁树脂变软，使得收缩率增加；当泡沫密度升高到３２ｋｇ／ｍ３以上，异氰酸酯指数增至１ ４９以上，虽然开孔率降低，但泡孔壁树脂反应完全且产生三聚结构，且孔壁变厚，强度增加，有利于泡沫保持良好的尺寸稳定性㊂２ ５㊀泡沫密度对气味和ＴＶＯＣ的影响水发泡的不同密度泡沫气味及ＴＶＯＣ测试结果见表６㊂采用与水发泡相同的原料，只将化学发泡剂水更换为物理发泡剂ＨＣＦＣ⁃１４１ｂ，制备３种密度的ＨＣＦＣ⁃１４１ｂ发泡泡沫，其ＴＶＯＣ测试结果见表７㊂表６㊀全水发泡泡沫密度与泡沫气味以及ＴＶＯＣ关系泡沫密度／（ｋｇ㊃ｍ－３）８１９３２５１气味等级３ ５４４４ＴＶＯＣ／（μｇＣ㊃ｇ－１）１５６１８９１７０１６２㊀表７㊀ＨＣＦＣ⁃１４１ｂ体系泡沫密度与ＴＶＯＣ关系泡沫密度／（ｋｇ㊃ｍ－３）３０５５９０ＴＶＯＣ／（μｇＣ㊃ｇ－１）１５５８７１１１９３７５２６㊀表６和表７相比可见，全水发泡泡沫的ＴＶＯＣ很低，这是由于发泡气体是ＣＯ２，不属于ＶＯＣ范畴，这是传统的物理发泡剂ＨＣＦＣ⁃１４１ｂ无可比拟的㊂由表６可知，不同密度的全水发泡硬泡样品的ＴＶＯＣ含量在同一水平，相差不大㊂全水发泡体系可以将ＴＶＯＣ控制在２００μｇＣ／ｇ以内㊂３㊀结论（１）当组合聚醚中水的质量分数不超过１０％时，泡沫密度随着组合聚醚中水含量的增加而减少，当组合聚醚中水的质量分数超过１０％后密度变化不大㊂（２）随着密度的上升，泡沫的氧指数㊁压缩强度升高，导热系数降低，尺寸稳定性先变差后变好㊂（３）与ＨＣＦＣ⁃１４１ｂ体系相比，全水发泡体系可以有效降低气味等级与ＴＶＯＣ含量，有着更好的环保性能㊂参㊀考㊀文㊀献［１］㊀秦桑路，杨振国．添加型阻燃剂对聚氨酯硬泡阻燃性能的影响［Ｊ］．高分子材料科学与工程，２００７，２３（４）：１６７－１６９．［２］㊀李艳，贾积恒，田盛益，等．含磷阻燃聚醚多元醇的制备及其在聚氨酯硬泡中的应用［Ｊ］．聚氨酯工业，２０１６，３１（１）：２５－２８．［３］㊀殷锦捷，许明，韩海杰．聚氨酯泡沫材料发泡剂研究进展［Ｊ］．山东化工，２０１８，４７（１９）：６０－６１．［４］㊀孙博，郭晓林，邹宇田．我国聚氨酯泡沫行业氢氯氟烃加速淘汰第二阶段行业计划战略［Ｊ］．聚氨酯工业，２０１７，３２（Ｓ１）：１１－１３．［５］㊀刘贺，张晓青，马凤国．发泡剂和扩链剂／交联剂对聚酯型聚氨酯泡沫的影响［Ｊ］．合成材料老化与应用，２０１９，４８（１）：２５－２８．［６］㊀蒋宝林，吴先毅，熊国良，等．聚氨酯泡沫塑料ＶＯＣ及气味性研究［Ｊ］．聚氨酯工业，２０１９，３４（１）：２０－２３．收稿日期㊀２０１９－１０－２１㊀㊀修回日期㊀２０２０－０１－０２ＴｈｅＥｆｆｅｃｔｏｆｔｈｅＤｅｎｓｉｔｙｏｎｔｈｅＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＡｌｌ⁃ｗａｔｅｒＢｌｏｗｎＲｉｇｉｄＰｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅＦｏａｍＬＩＵＹａｎｌｅｉ，ＷＡＮＧＬｅｉ，ＰＡＮＺｈｅｎｙｏｎｇ，ＬＩＵＦａｎｇｙｉ，ＤＯＵＺｈｏｎｇｓｈａｎ（ＷａｎｈｕａＥｎｅｒｇｙｓａｖＳｃｉｅｎｃｅ＆ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＧｒｏｕｐＣｏ．Ｌｔｄ，Ｙａｎｔａｉ２６４０００，Ｓｈａｎｄｏｎｇ，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｔｈｅｄｅｎｓｉｔｙｏｎｔｈｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆａｌｌ⁃ｗａｔｅｒｂｌｏｗｎｒｉｇｉｄｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｆｏａｍｗａｓｓｉｍｐｌｙｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｈｏｗｅｄｔｈａｔ，ｉｎａｃｅｒｔａｉｎｒａｎｇｅ，ｔｈｅｌｉｍｉｔｅｄｏｘｙｇｅｎｉｎｄｅｘａｎｄｔｈｅｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆｔｈｅｆｏａｍｗｏｕｌｄｂｅｈｉｇｈｅｒｗｈｅｎｆｏａｍｄｅｎｓｉｔｙｉｎｃｒｅａｓｅ，ｔｈｅｔｈｅｒｍａｌｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙｏｆｔｈｅｆｏａｍｗｏｕｌｄｂｅｌｏｗｅｒ，ｔｈｅｓｉｚｅｃｈａｎｇｅｒａｔｅｏｆｔｈｅｆｏａｍｂｅｃａｍｅｗｏｒｓｅｆｉｒｓｔａｎｄｔｈｅｎｂｅｔｔｅｒ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｒｉｇｉｄｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｆｏａｍ；ａｌｌ⁃ｗａｔｅｒｂｌｏｗｉｎｇ；ｄｅｎｓｉｔｙｏｆｆｏａｍ作者简介㊀刘延磊㊀男，１９９０年出生，硕士，研究方向为聚氨酯产品在矿山加固及汽车领域中的应用㊂㊃５２㊃第１期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀刘延磊，等㊃全水发泡聚氨酯硬泡密度对性能影响的初步研究。
聚氨酯泡沫性能的影响因素有哪些？
聚氨酯泡沫性能的影响因素有哪些？聚氨酯泡沫材料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，分为聚氨酯软泡材料和聚氨酯硬泡材料两种，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，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。
为什么聚氨酯发泡材料的性能如此多样、应用如此广泛，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。
1、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。
若聚醚多元醇的羟值高，则异氰酸酯与聚醚多元醇的反应性增强，主反应增强；若聚醚多元醇的羟值低，则异氰酸酯与水的反应增强，造成主反应速度跟不上发泡反应速度，易造成塌泡现象。
《聚氨酯的发泡工艺》(论文)
聚氨酯的发泡工艺摘要：聚氨酯泡沫制品，是近年新开发的一种高分子合成的新型节能材料，它具有施工方便、快捷、现场损耗小、使用安全、性能稳定、阻燃性好，符合环保要求.分为软质、硬质、半硬质泡沫三大类别。
其中硬质聚氨酯泡沫材料，广泛用于家电保温（冰箱、冷柜、热水器、太阳能热水器、热泵热水器、啤酒保鲜桶、保温箱）、设备保温（供热管道、原油化工管道、罐体、冷藏运输）、建筑节能（外墙保温、屋面防水保温、冷库、建筑板材、防盗门/车库门、卷帘门）等隔热保温领域以及包装、装修装饰关键词：聚氨酯发泡保温Abstract:Polyurethame foam is the best performance of the foam insulation ,due to exceuent performance in the insulation field,there is a vast market.This article discusses the ccomponent polyurethame foam,foamcraftand foaming process control ,polyarethane and polyurethane foam molding equipment introduction of insulation in the wall.Keywords:Polyurethame Foam Insulathon1引言聚氨酯全称为聚氨基甲酸酯，它是由有机二异氰酸酯或多异氰酸酯与二羟基或多羟基化合物加聚而成。
聚氨酯大分子中除了氨基甲酸酯外，还可含有醚、酯、脲、缩二脲 ,脲基甲酸酯等基团。
主链含—NHCOO—重复结构单元的一类聚合物。
英文缩写PU。
由于含强极性的氨基甲酸酯基，不溶于非极性基团，具有良好的耐油性、韧性、耐磨性、耐老化性和粘合性。
用不同原料可制得适应较宽温度范围（－50～150℃）的材料，包括弹性体、热塑性树脂和热固性树脂。
影响聚氨酯发泡质量的七个主要因素
影响聚氨酯发泡质量的七个主要因素第一、墙体基层表面的影响。
如果外墙表面有灰尘、油污、潮气、凹凸不平等，则会严重影响聚氨酯发泡对保温层的附着力、保温性、平整度。
因此，在喷涂施工前必须确保墙体表面干净、平整。
第二、第二、水分对喷涂发泡的影响。
由于发泡剂易与水发生化学反应，产生物含量增高，易使聚氨酯泡沫脆性增大，严重时影响聚氨酯硬泡与墙体表面的粘结性，因此建筑物外墙喷涂聚氨酯硬泡施工前，最好刷一道聚氨酯防潮底漆（如果在夏季当墙面干燥较彻底时，可省上一步骤）。
第三、风的影响。
聚氨酯发泡都在室外进行，当风速超过5m/s时，发泡过程中热量损失太大，原料损耗过大，成本增加，并且喷涂时雾化的液滴易随风飞散，对环境造成污染，可用防风帷幕加以解决。
第四、环境温度与墙体表面温度的影响。
喷涂聚氨酯发泡较合适的温度范围应是10°~35°，特别是墙体表面的温度对施工影响很大。
温度低于10°时，泡沫容易从墙体脱落、起鼓，并且泡沫密度明显增大，浪费原材料；温度高于35°时，发泡剂损耗过大，同样影响发泡效果。
第五、喷涂厚度。
喷涂聚氨酯硬泡时，一次的喷涂厚度对质量、成本也有很大的影响。
聚氨酯喷涂外墙外保温施工时，由于聚氨酯泡沫的良好保温性，保温层厚度不大，一般为2.0~3.5cm，此时一次喷涂的厚度要求不要超过1.0cm，以保证喷涂保温层表面的平整度能控制在1.0~1.5cm范围内。
一次喷涂厚度过大，平整度难以控制，一次喷涂厚度过小，保温层密度有可能增大，浪费原材料，增加成本。
第六、喷涂距离与角度因素。
一般情况下，喷涂硬泡的作业平台为脚手架或吊篮，为获得良好的发泡质量，使喷枪保持一定的角度和喷涂距离也很重要。
通常正确喷枪角度控制在70°~90°，喷枪与被喷涂物间的距离保持在0.8~1.5m为宜。
因此，聚氨酯喷涂施工必须要有经验丰富的专业施工人员来施工，否则会影响质量与加大成本。
微量水对聚氨酯预聚体结构与溶解性的影响研究
酯预 聚体反 应生成 聚脲 ＿ ８ ］ 。在 水 性 Ｐ ｕ 的实 际生 产 过 程中， 如果不 慎将 水带 入到预 聚体 中 ， 因脲键 的形 成 可 能会使 预 聚体生成 凝胶 而报废 或者 在乳 化 时造成 分散
基 团反 应 生成聚 脲 结构 ， 表 现 在 聚氨 酯硬段 间 的 氢键
作 用增 强 ， 而 硬 段 与 软 段 间 的 氢 键 作 用 力 减 弱 。 微 量
量 的 增加 预 聚体 会 生成 交联 结 构 ， 产 生 不溶 性 凝 胶 。
化 的 同时 水也 会 与 ＮＣ Ｏ发生反应， 在 乳胶 粒 内起 到 扩链 和交联 的作用 Ｊ 。 水分子 中 的 ２个氢 原子都 可与异 氰 酸酯 基反 应生 成脲 键 ， 水 可 以看 作 是 一 种 扩链 剂 ， 与 端一 Ｎ ＣＯ 聚 氨
脱水 ２ ｈ 。然 后降 温 至 ６ ５ ℃， 装 上 回流冷 凝 管 ， 并 在 氮
１ 引 言
在 制备 水性 聚氨酯 （ Ｐ Ｕ） 时， 预聚 体 的分子 量 及分
布对 聚氨酯 性能 的影 响极 大 。影响分 子量 的因素 包括 异 氰酸 酯基 与羟基 的 比值 （ ＮＣ Ｏ／ ＯＨ） 、 扩链 剂 种 类及
按 表 １所示 配方 中将 Ｄ ＭＰ Ａ和 Ｂ ＤＯ在 ８ ０ ℃下 减 压 脱水 ２ ｈ备用 。在 装 有搅 拌 器 的干 燥 四 口瓶 中加 入
能
文 章编 号 ： １ ０ ０ １ — ９ ７ ３ １ （ ２ ０ １ ３ ） １ １ － １ ５ ３ ８ — ０ ５
聚氨酯全水发泡技术
聚氨酯全水发泡技术硬泡全水发泡技术。
水发泡的原理是水与多异氰酸酯反应生成CO2，C02留在泡孔中作为泡沫塑料的发泡剂。
该体系ODP值为零，无毒、环保、工艺简便、对设备无特殊要求、成本低，是CFC-11替代的一条重要路线。
全水发泡的PU硬泡可用于非绝热用途，如高密度结构泡沫塑料(仿木材)、包装材料、填充材料等，以及少数绝热要求不高的绝热材料如喷涂绝热硬泡、金属饰面夹心板材；用于管道保温、建筑材料；汽车内饰材料、水加热器保温层等。
在常规发泡体系中，物理发泡剂具有溶剂稀释效应；能大幅降低泡沫物料的粘度，有利于各组分的混合，可采用高粘度聚醚多元醇。
而全水发泡体系没有物理发泡剂加入，须采用较低粘度且能与水、助剂良好混溶的聚醚多元醇。
在制备低密度硬泡时，由于用水量较大，造成泡沫脆，强度、尺寸稳定性、绝热性能差，且消耗较多的多异氰酸酯。
泡沫塑料的导热系数高是全水发泡技术的主要缺点。
25℃时C02的热导率高达16.3mW/m.K，较CFC-11及其它替代物高。
C02气体分子小，易穿过聚氨酯硬泡的泡孔壁而逸出，造成泡孔内压降低，空气慢慢渗入泡孔。
而空气的热导率是27mWm•K。
因此，全水发泡聚氨酯硬泡的绝热性能不佳，不能用于对绝热性能要求高的场合。
如欲得到相同的隔热效果，CO2发泡体系的泡沫体厚度须提高30%以上。
另外，C02从泡沫孔向外扩散的速度比空气进入泡沫孔的速度快1.0倍，为防止发泡收缩，聚氨酯的密度也必须提高，成本也因此大幅提高。
但经配方改良，可使硬泡密度适当降低。
全水技术近年来得到了长足发展，Bayer公司的一种全水发泡冷冻集装箱用硬泡体系模塑泡沫密度为65kg／m3，压缩强度为350kPa、粘接强度为0.65MPa，泡沫导热系数为25mW／m•K；Dow欧洲公司利用特殊聚醚多元醇，全水发泡生产具有金属饰面的泡沫夹层板；Huntsman聚氨酯公司开发的一种全水发泡管道保温聚氮酯泡沫塑料组合聚醚Daltofoam44204的指标为：压缩强度≥260kPa，闭孔率90%-92%，导热系数约27mW／m•K，吸水率约1.516，高温(120℃、48h)尺寸变化率1.0%，低温(-30℃、48h)尺寸变化率≤0.2%。
微量水对聚氨酯预聚体结构与溶解性的影响研究
微量水对聚氨酯预聚体结构与溶解性的影响研究蒋禹旭;成煦;伍燕;杜宗良【摘要】In order to research the effects of the water on structure and polymerization reactive of the polyurethane,the polyurethane preliminary prepolymer was prepared by means of one step firstly.Then the effects of the amounts of water and the extending temperature on the intrinsic viscosity and the molecular weight distribution of polyurethane prepolymer,and dissolving capacity of polyurethane prepolymer in THF were investigated.The aggregation structure of the water expended polyurethane prepolymer was characterized by FT-IR.The results shown that the polyurea structure is generated by —NCO reacting with water because of increasing hydrogen-bond interaction between the hard segments of the polyurethane chains and decreasing hydrogen-bond interaction between the hard segments and soft segments of the polyurethane chains.The polyurethane prepolymer could be extended by trace water.But the crosslinking prepolymer formed with increasing water amount,and the insolubility gels came into being.With increasing temperature the crosslinking reaction accelerated.%为了更充分地了解微量水对聚氨酯预聚反应及预聚体结构的影响,用一步法首先合成了聚氨酯初始预聚体,然后研究了微量水及扩链温度等对聚氨酯预聚体的特性粘数、在THF中的溶解性和分子量分布等的影响,采用FT-IR对水扩链预聚体的聚集态结构进行了初步的研究.研究结果表明,水和—NCO基团反应生成聚脲结构,表现在聚氨酯硬段间的氢键作用增强,而硬段与软段间的氢键作用力减弱.微量水的存在可以对聚氨酯预聚体起到扩链作用,但随水量的增加预聚体会生成交联结构,产生不溶性凝胶.聚合温度的提高会加速聚脲结构的形成.【期刊名称】《功能材料》【年(卷),期】2013(044)011【总页数】5页(P1538-1542)【关键词】微量水;聚氨酯预聚体;结构;溶解性【作者】蒋禹旭;成煦;伍燕;杜宗良【作者单位】四川大学纺织研究所,四川成都610065;四川大学纺织研究所,四川成都610065;四川大学纺织研究所,四川成都610065;四川大学纺织研究所,四川成都610065【正文语种】中文【中图分类】TQ323.81 引言在制备水性聚氨酯（PU）时，预聚体的分子量及分布对聚氨酯性能的影响极大。
全水低密度热塑性聚氨酯泡沫的制备
全水低密度热塑性聚氨酯泡沫的制备王金张谦和刘新建赵怡（北京科聚化工新材料有限公司北京102200）摘要聚氨酯顶棚泡沫是一种热塑性泡沫，具有吸音、隔热、自支撑等功效，是广泛用于汽车顶棚生产的一种基材。
本文就热塑性顶棚泡沫的制备原理、测试方法及近期开展的新技术做了扼要介绍，对生产实践具有一定的指导意义。
北京科聚近期开发的组合聚醚W ANEFLEX 593和改性MDI WANNATE 8214可以很好地搭配用于生产湿法顶棚泡沫，具有密度低、性能优异、抗烧心和吸音性能优异等优点，可以很好地满足客户的使用要求。
前言近年来，我国的汽车行业得到了迅猛的发展，尤其是轿车，得到了爆发式的增长。
2000~2010年间，汽车产量年均增长超过20%，汽车产销总量突破1800万辆，成为全球最大的汽车产销国。
随着汽车的快速发展，汽车的轻量化、舒适性等已经越来越成为人们关注的焦点。
汽车内饰材料作为汽车的重要组成部分，已经引发了人们足够的重视。
[1~2]顶棚内饰作为汽车内饰的重要组成部分，能够起到明显的吸音、隔热等作用。
汽车顶棚内饰主要有两种：软顶和硬顶。
随着我国汽车工业的发展，软顶已逐渐被成型硬顶所替代。
由于聚氨酯泡沫有着不可比拟的优越性，在汽车顶棚材料中已经逐步取代其他材料，成为主要的材料。
传统的聚氨酯顶棚制作工艺分为干法和湿法工艺。
现阶段，国内主要聚氨酯顶棚生产为干法工艺。
干法工艺要求泡沫的密度偏大，刚性较强，延伸率一般即可；湿法工艺的泡沫要求较高的延伸率，同时可以达到更低的密度。
随着汽车产业的发展，轻量化设计已经成为汽车发展的一种趋势。
湿法工艺的泡沫密度较低，成为愈来越多汽车内饰厂家所选择的工艺。
[3]各大聚氨酯供应商早已开始了对聚氨酯顶棚组合料的研发，伴随着轻量化的发展趋势，相对密度偏低的湿法顶棚泡沫基材已经成为各大聚氨酯原料供应商的研发重点。
由于泡沫的低密度化，需要大量的水作为发泡剂保证整体密度，而水与异氰酸酯反应生成大量热，容易造成泡沫烧心；同时水和异氰酸酯反应生成的脲相，极大的影响着泡沫的韧性，容易导致泡沫在成型过程中压裂；在中高档车型中，还对顶棚内饰有着一定的吸音要求，这些都导致了顶棚系统有着较高的技术门槛。
聚氨酯海绵全水真空发泡技术
海绵就是泡沫密度低于18 kg/m3以下的低密度PU，方法通常是水用量超过4.5份（每100份多元醇），TDI用量超过55份，泡沫的散热问题就非常突出，由于泡沫内部的热量不易散发，在发泡过程中温度自动升温超过180℃，会引起泡沫自燃，导致火灾危险。
国内外解决办法有三个，即负压发泡技术、强制冷却技术和液态CO2发泡技术。
1、负压发泡技术通常，泡沫发泡过程中，泡孔要承受大气压、泡沫自身重量和发泡时的气体膨胀力这三种压力。
P1为大气压力，P2为泡孔内部气体膨胀而使泡孔受到的向外膨胀压力，G为此泡孔上方的泡沫体重量。
在P≥P1＋G＋P2下，泡沫才能上升。
在负压下，P1是一个变量，P2是受P1影响的变量。
根据我们实验：一旦在发泡时泡沫料所受的外部压力减少30%（即低于大气压力30%），泡沫塑料的密度可以降低15％～20％；当泡沫外界压力减少50%时，泡沫密度能降低25％～30％。
一般，在0.1 MPa（1 atm）下，用水量在4.3份(每100份聚醚多元醇)情况下，可制得密度为24 kg/m3左右的块泡；当外界压力降为0.05 MPa时，同样4.3份水可制得密度为16 kg/m3的块泡。
值得注意的是，必须适当调整泡沫的上升及凝固时间，即延长上升时间、缓迟凝固时间，以保证泡沫在负压下有充分的发泡机会。
对于连续平顶块状海绵，“负压发泡”的设备投资大，中小企业难以承受，但对于“箱式发泡”，其投资成本不会太大。
建议：建一个圆筒型真空房，形似“真空干燥箱”，再添一台抽气量大的真空泵，以保证在30 s内达到所需的真空度。
2、强制冷却技术本技术的特点是保证软质泡沫塑料体的中心温度不超过170℃，避免自燃及火灾的发生。
强制冷却的目的是在采用高含水量条件下生产出低密度海绵时，保证泡沫体内部温度不超过临界温度170℃。
在操作上，这种方法是可行的。
只要控制好发泡时间不超过30 min，将大块泡沫移入强制冷却室，使泡沫继续熟化，即可达到目的。
慢回弹聚氨酯软泡组合料的制备及应用研究
Ｃ Ｉ ｕ ｑａ ＴＡ ｈ－ｈｎ Ｎ ｉ － ｈｎ Ｘ Ｎ ｎ２ Ｈ Ｏ Ｙ －ｕｎ， Ｈ Ｏ Ｇ ｏ ｋ Ａ — ｕｎ，Ｉ Ｎ Ｚ ｉｓｅ ｇ， Ｉ ａ ｚｏ ｇ， Ｏ Ｇ Ｊ ｇ， Ａ ａｊａ Ｃ Ａ ｕ— ｕ Ｆ Ｊｎ ｉ Ｚ
（． ｎｈｕＤ ｎ ｄ ｈｍｉ ｌ ｎｕｔ ｏ， ｔ．Ｗｅｚ ｏ ２ ００ Ｃ ｉａ ２ Ｃ ｌ ｇ ｆ ｈ ｍ ｓｙａｄＭａｅｉ ｎｉｅｒ ｇ １ Ｗｅ ｚｏ ｅｇ ａＣ ｅ ｃ ｄ ｓｒ Ｃ ．Ｌｄ， ｎ ｈｕ３ ５０ ， ｈｎ ； ． ｏｌ ｅｏ ｅ ｉｔ ｎ ｔｒ ｌ ｇｎｅｉ ， ａＩ ｙ ｅ Ｃ ｒ ａＥ ｎ
津石 化三厂 ）异氰酸酯（ 台万华聚氨酯股份有限 ； 烟
公司 ） ；泡 沫 稳定 剂 Ｌ ５ ８ 一 ９ ，催 化 剂 Ｄ ２ ２ ，催 化 剂
局， 在上世纪 ６ 年代 中期开发的一种产品 ， ０ 并首先 应用于宇航飞行器的坐垫上 ， 该坐垫能够在宇航飞 行器发射或重返时能够将过载作 用力重新分配后 在作用到宇航员 的身上从 而减弱了作用力 ， 给飞行 的宇航员提供一个更加舒适的座椅表面。近几年慢 回弹聚氨酯软泡转为民用 ， 所应用 的领域只是卫生 及健康【 】 。其他领域还没有使用该制品的， 所以本
项 目首 次 开 发 一 种 汽 车 方 向盘 护 套 用 慢 回弹 聚 氨 酯 软 泡 的原 液 ， 以扩 大慢 回弹 聚氨 酯 软泡 的应 用 领
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Ｃ２， ２５ 氨基硅油 ，ｉ： ２ 均为进 口。 Ｓ ， ０， ＯＨ
表 １ 汽车方向盘护套用聚氨酯原液的主要仪器
Ｔ ｂ １ Ｍａｎ ａ ｐ ｒ ｔ ｓｆ ｒｐ ｌ ｕ ｅｈ ｎ ｔ ｓｅｆ ｒｓｅ ｒ ｇ ａ． ｉ ｐ ａ ａｕ ｏ ｙ ｒ ｔ ａ ｅ ｓｏ ｔ ｔ ｅｉ ｏ ｏ ｎ ｗ ｅ 】ｃ ｖ ｒ ｈ ｅ ｏ ｅ
全水发泡聚氨酯泡沫塑料综述
全水发泡聚氨酯泡沫塑料综述朱吕民（南京四寰合成材料研究所江苏南京 210013）摘要：首先对CFC替代技术的现状进行了简要的介绍，从全水发泡软质聚氨酯泡沫塑料(包括负压发泡技术、强制冷却技术和液态CO2发泡技术)、全水发泡聚氨酯自结皮泡沫、高水量低密度高回弹聚氨酯泡沫塑料和全水发泡硬质聚氨酯泡沫塑料这几个方面详细论述了全水发泡的工艺特点，并列举了几个实例。
关键词：全水发泡；聚氨酯；泡沫塑料；CFC替代1 前言聚氨酯泡沫塑料是聚氨酯合成材料中占主要地位的大品种。
2002年全球聚氨酯产量为860万吨；国内聚氨酯合成材料总计100多万吨，其中泡沫塑料占50%左右，以2000年统计，软质泡沫塑料约26万吨占泡沫塑料的60%，硬质泡沫塑料约18万吨占泡沫总量的40%。
所以说，聚氨酯泡沫塑料是消耗CFC和HCFC系列发泡剂的大户。
众所周知，CFC系列产品对大气臭氧层具破坏作用，形成温室效应，使全球气温回暖、皮肤癌患者增多，所以保护人类赖以生存的臭氧层已刻不容缓。
1991年我国参与了国际蒙特利尔公约，限制及禁止使用CFC-11成为我国一项政策性措施。
计划到2005年，CFC-11消费减少50%，2008年削减85%，2010年实现CFC-11零消费。
2001年12月我国又获蒙特利尔多边基金赠款，作为泡沫行业ODS整体淘汰计划的费用，确保2010年以前全面淘汰CFC。
这是一个利好消息，将促进我国PU工业的发展，并能达到与国外先进水平接轨。
PUF用CFC-11的替代品或发泡体系新技术的开发，已成为当今世界聚氨酯工业界进行技术创新的主潮流。
归纳起来有如下几个开发研究领域：1）HFC系列化学品的开发研究可用于PU泡沫塑料发泡剂的HFC产品物性见表1。
其中被人们看好的是HFC-245fa（1,1,1,3,5-五氟丙烷），HFC-365mfc（1,1,1,3,3-五氟丁烷）及HFC-356（1,1,1,4,4,4-六氟丁烷）三个品种。
影响全水发泡硬质聚氨酯泡沫塑料性能的主要因素
N E W B U I L D I N G M A T E R I A L S0前言聚氨酯硬泡具有优良的保温隔热性能，作为一种新型墙体保温材料，其在外墙外保温系统中的应用将推动建筑节能工程的发展，有利于实现新的建筑节能目标。
但我国目前使用的硬质聚氨酯泡沫的发泡剂大多为低沸点烃类化合物，该类化合物是破坏臭氧层的元凶，而且易燃，使其在节能墙体中的应用受到限制。
研究发现，水是最廉价、最简便的发泡剂，且不燃、无毒，臭氧消耗能（ODP ）为0，在发泡过程中与异氰酸酯反应生成脲，同时放出CO 2，放出的CO 2残留在泡孔中起到发泡的作用，是替代低沸点烃类化合物最好的发泡剂。
本文采用水作发泡剂，添加经表面处理的玻璃微珠以增强聚氨酯硬泡的力学性能。
1试验部分1.1主要原料及助剂4，4，-二苯基甲烷二异氰酸酯（粗MDI ），工业品，黏度（25℃）为150～250mPa ·s ，上海安宁化工科技有限公司；聚醚多元醇，工业品，牌号4100B ，羟值：（420±20）mgKOH/g ，黏度（25℃）为（2500±50）mPa ·s ，南京杰拉华聚氨酯有限公司。
催化剂三乙醇胺、二月桂酸二丁基锡，表面活性剂硅油，匀泡剂，均为工业品；HCFC-141b ；蒸馏水；中空玻璃微珠，粒径10～250μm ，堆积密度0.08～0.12g/cm 3，抗碎强度1.5～3.5MPa ，壁厚小于1μm ，长春建工集团提供。
1.2设备与仪器扫描电子显微镜，KYKY-2800B ，中国科学院科学仪器厂；微机控制电子式万能试验机，WDW-20，吉林省金力实验技术有限公司；电动搅拌器，7312-I ，转速100～6500r/min ，上海标本模具厂制造；数显黏度计，NDJ-9s ，上海精密科学仪器有限公司；导热系数测定仪，DRY-300F ，天津弗瑞德科技有限公司。
1.3手工发泡将定量的聚醚多元醇、硅油、催化剂和水加入到500mL 塑料杯中，用电动搅拌器搅拌均匀，向其中加入定量的MDI ，快速影响全水发泡硬质聚氨酯泡沫塑料性能的主要因素肖力光，罗晶，张兵（吉林建筑工程学院材料科学与工程学院，吉林长春130021）摘要：研究影响全水发泡硬质聚氨酯泡沫塑料性能的几种因素，如异氰酸酯指数和发泡剂，并研究了用偶联剂KH550处理玻璃微珠的方法对全水发泡硬质聚氨酯泡沫的微观形貌和压缩性能的影响。
水对硬质聚氨酯泡沫塑料性能的影响研究_韩海军
图 2 示出 H2 O 的用量对 PUF-R 力学性能的影 响。从图 2 可看出，随着 H2 O 用量的增加，PUF-R 的压缩强度、弯曲强度和拉伸强度逐渐减小，而断裂 伸长率增加。当 H2 O 用量为 0． 1 份时，PUF-R 的压 缩强度、弯曲强度和拉伸强度分别为10． 15 、10． 59、 7． 59 MPa，断裂伸长率为 1． 763% ； 当其用量为 0． 9 份时，PUF-R 的压缩强度、弯曲强度和拉伸强度分别 为 2． 36、2． 97、1． 56 MPa，降 幅 分 别 为 76． 7% 、 72． 0% 和 79． 4% ，而断裂伸长率为 8． 381% ，增幅为 375% 。
在 PUF-R 配方中，发泡剂的种类和用量都对获 得理想硬 泡 起 到 非 常 关 键 的 作 用。 柏 松 等［2］ 对 合 成的全水 PUF-R 的性能进行了研究，刘新民等［3］分 析了发泡剂对多功能复合板用 PUF-R 性能的影响， 李力庆等［4］对不同发泡剂的 PUF-R 做了概述，孙刚 等［5］论述了 PUR 泡沫塑料所用的发泡剂体系。但 上述研究缺乏对 PUF-R 的系统研究，特别是对其流 变性能的研究较少。
图 2 H2 O 的用量对 PUF-R 力学性能的影响
密度对 PUF-R 的性能有着最直接的影响，密度 的下降 对 力 学 性 能 的 降 低 起 了 决 定 性 的 作 用［6］。 另外，H2 O 用量增加时，胺基化合物产率增大，使生 成脲基的反应更易进行，PUF-R 变脆。两种作用的 共同结果，使压缩强度、弯曲强度及拉伸强度逐渐降 低。
全水发泡体系的聚氨脂泡沫塑料
全水发泡体系的聚氨脂泡沫塑料聚氨脂泡沫塑料是一种轻质且有隔热性能的材料，其广泛应用于建筑、交通、家具及包装等领域。
全水发泡体系的聚氨脂泡沫塑料是其中一种制备方式，其制备过程利用水作为发泡剂而不使用环境污染的氯氟烃。
本文将详细介绍全水发泡体系的聚氨脂泡沫塑料的制备原理、工艺条件及应用前景。
一、制备原理聚氨脂泡沫塑料的制备过程中，使用的发泡剂会产生气泡进一步形成泡沫结构，使材料具有轻质化的性能。
常见的发泡剂包括氯氟烃等有机气体，但这些发泡剂存在环境污染及破坏臭氧层的问题。
全水发泡体系的聚氨脂泡沫塑料则不使用氯氟烃，而是利用水作为发泡剂。
制备过程中，首先将聚合物、交联剂及催化剂混合均匀，并加入少量的润滑剂和色粉。
然后将水加入混合物中，在搅拌下促使水分解产生氢氧化物，同时将混合物中CO2的溶解度降低，使其析出进一步加快发泡过程。
最后将混合物注入模具中，通过热量作用进一步加速泡沫塑料的形成。
二、工艺条件全水发泡体系的聚氨脂泡沫塑料的制备过程需要掌握一定的工艺条件。
首先是选择适当的聚合物、交联剂和催化剂。
聚合物必须兼顾物理、力学及化学性质，交联剂要能提供足够的挤压强度和维持泡孔平稳，而催化剂则需要能够控制反应速率和产物性质。
其次是控制发泡条件，包括水质、含水量、装料速度、注料量、热管温度等参数。
水质不能有细菌，杂质和过量的氢离子，含水量应不超过6.5%。
装料速度和注料量需要根据模具大小和所需产品密度适当调整，热管温度一般在100 ℃左右。
三、应用前景全水发泡体系的聚氨脂泡沫塑料具有许多优点，包括低密度、良好的隔热性能、优秀的抗压性和耐用性等。
这种材料可以替代传统的泡沫材料在建筑、交通、包装等行业中进行广泛应用。
例如在建筑中用于屋顶保温，可以减少能源消耗；在交通中用于制备轻量化的汽车组件，可以减少燃料消耗；在包装中用于代替塑料袋，可以减少环境污染等。
总之，全水发泡体系的聚氨脂泡沫塑料具有广阔的应用前景和环保优势，在未来将成为制备轻量化、高性能、环保的重要材料。
毕业论文全水发泡在阻燃聚氨酯硬泡中的应用研究
高分子材料与工程毕业论文专业：高分子材料与工程题目：全水发泡在阻燃聚氨酯硬泡中的应用研究摘要采用多元醇、异氰酸酯、催化剂、发泡剂和阻燃剂等为原料制备了全水发泡阻燃聚氨酯硬质泡沫（PURF），讨论了聚醚多元醇种类、催化剂、发泡剂、异氰酸酯指数以及阻燃剂对聚氨酯硬质泡沫性能的影响。
结果表明，聚酯多元醇能够改善泡孔结构，但降低压缩强度和尺寸稳定性；不同催化剂复配，可以控制发泡工艺;水发泡剂与泡沫的密度、泡孔结构、力学性能有关；异氰酸酯指数在1.1～1.2时，泡沫的压缩强度、尺寸稳定性等较好;三(2-氯异丙基) 磷酸酯(TCPP)可赋予聚氨酯硬质泡沫一定的阻燃性，但对泡体结构、压缩强度和尺寸稳定性有影响。
关键词：聚氨酯硬质泡沫，全水发泡，阻燃性能ABSTRAC TThe water-blown rigid polyurethane flame-retardant foam(PURF) was prepared by polyol, isocyanate , catalyst ,blowing agents and flame retardants as raw materials,in this pape. The types of polyrther polyols, catalysts, blowing agents,isocyanate index and fire retardant on the PURF performance were investgated.The results show that the polyester polyol can improve the cell structure, but reduce the compression strength and dimensional stability; different catalyst compound, can control the foaming process; water foaming agent and foam density, cell structure, the mechanical properties; isocyanate index of 1.1 to 1.2, the foam compression strength, good dimensional stability, etc.; Tris-(2-chloroisopropyl)phosphate phosphate (TCPP) flame retardant may be given to PURF certain, but on the bubble structure, compressive strength dimensional stability, and impact.Keywords：Rigid Polyurethane Foam,Water-blown, Flame retardant目录摘要 (I)ABSTRACT ................................................................................................................................................................ I I 第一章前言. (1)1.1 聚氨酯概况 (1)1.1.1聚氨酯简介及其应用 (1)1.2 聚氨酯的发展现状及趋势 (2)1.3硬质聚氨酯泡沫塑料 (3)1.3.1硬质聚氨酯泡沫塑料的性能特点 (3)1.3.2聚氨酯泡沫塑料的制备 (3)1.3.3聚氨酯硬泡的应用 (4)1.4 硬泡全水发泡技术 (4)1.5 全水发泡在阻燃聚氨酯硬泡的研究 (5)第二章实验部分 (6)2.1 实验仪器及药品 (6)2.2 基本化学反应及泡沫形成原理 (7)2.3硬泡合成过程及样品的制备 (7)2.4抗压强度 (8)2.5表观密度（GB/T 6343-1995） (8)2.6吸水率的测定 (9)第三章结果与讨论 (10)3.1 配方影响因素 (10)3.1.1多元醇的选择及用量对泡沫性能的影响 (10)3.1.2异氰酸酯指数的确定 (12)3.1.3水的量对聚氨酯泡沫性能的影响 (13)3.1.4聚氨酯硬泡的阻燃性能 (15)结论 (16)参考文献 (17)致谢 (18)第一章前言1.1 聚氨酯概况1.1.1聚氨酯简介及其应用聚氨酯是聚氨基甲酸酯的简称。
聚氨酯硬泡沫配方及计算
聚氨酯硬泡配方及计算方法之答禄夫天创作一、硬泡组合料里最需要计算的东西是黑白料比例（重量比）是不是合理，另一个正规的说法好像叫“异氰酸指数”是否合理，翻译成土话就是“按重量比例混合的白料和黑料要完全反应完”。
因此，白料里所有介入跟-NCO反应的东西都应该考虑在内。
理论各组分消耗的-NCO摩尔量计算如下㈠主料：聚醚、聚酯、硅油（普通硬泡硅油都有羟值，因为加了二甘醇之类的稀释，部分泡沫稳定剂型硅油还含有氨基）配方数乘以各自的羟值，然后相加得数Q，S1 = Q÷56100㈡水：水的配方量W S2 = W÷9 ㈢介入消耗-NCO的小分子物：配方量为K，其分子量为M，官能度为N S3 =K× N/M5）其实以上计算只是一个最基本的消耗量，由于黑白料反应过程复杂，实际-NCO消耗量肯定不止这个数，比方有三聚催化剂的情况，到底额外消耗了多少-NCO，这个没人说得清楚。
另外，聚醚里有水分，偏高0.1%就很严重；聚醚羟值也是看人家宣传单的，我见过有聚醚羟值范围跨度90mgKOH/g，那个计算数出来后只能参考，不克不及认真![试验设计]之“冰箱、冷柜”类本组合料体系重要要求及说明1、流动性要好，密度分布“尽量”均匀。
首先要考虑粘度，只有体系粘度小了，初期流动性才会好（主份平均粘度6000mPa.S以下，组合料350mPa.S以下），其次体系中的钾、钠杂离子要控制在一个低限（20ppm以内），从而可控制防止三聚反应提前，即：体系粘度过早变大。
如果流动性欠佳，发泡料行进至注料口远端就会出现拉丝痕致使泡孔结构橄榄球化，这个位置一定抗不住低温收缩。
2、泡孔细密，导热系数要低。
不难理解泡孔细密是导热系数低的第一前提，此时首先考虑加有403或某些芳香胺醚进入体系（它们所起的作用是首先与-NCO反应，其生成物与其它组份互溶、乳化稳定性提升，并包管发泡体系初期成核稳定，也就是防止迸泡，从而使泡孔细密）其次聚醚自己单独发泡其泡孔结构要好（例如以山梨醇为起始的635SA比蔗糖为起始的1050泡孔要细密均匀得多，还有含有甘油为起始剂的835比1050细密，即即是所谓的4110牌号的聚醚，含丙二醇起始的比二甘醇的好。
低密度全水发泡自结皮软质方向盘材料及工艺
低密度全水发泡自结皮软质方向盘材料及工艺陈莹;孙锐;袁学虎;周天平【摘要】为优化自结皮方向盘材料及工艺,并满足当前汽车发展的轻量化、环保及舒适性趋势,文章介绍采用一种新的高活性聚醚多元醇,改变聚合物多元醇用量,添加高用水量及环保助剂来配置组合材料.通过试验对比,分析了新材料配方制备的自结皮材料在力学性能、气味及VOC等方面的改进.采用此配方的原材料制造自结皮方向盘具有自结皮材料密度低,结皮层质量好,可不使用(或减少)模内漆,符合当前汽车技术发展的方向.【期刊名称】《汽车工程师》【年(卷),期】2014(000)010【总页数】3页(P16-18)【关键词】汽车;方向盘;自结皮;低密度;气味性;挥发性有机化合物(VOC);轻量化【作者】陈莹;孙锐;袁学虎;周天平【作者单位】东风汽车公司燃气公司;湖北双鸥汽车饰件公司;湖北双鸥汽车饰件公司;湖北双鸥汽车饰件公司【正文语种】中文现在市场上汽车方向盘包覆层材料大多数是采用全水发泡的聚氨酯材料，存在结皮层薄及产品表面有小气孔等问题。
目前解决气孔的方法是在模腔内部预先喷涂一层模内漆来遮盖，喷涂模内漆增加了工序和材料成本。
增加结皮层厚度，采用减少发泡剂水的使用量，加大聚氨酯泡沫的密度。
方向盘自结皮泡沫，早期使用氟利昂，即一氟三氯甲烷（F11）作为物理发泡剂制造的泡沫层密度为400～440 kg/m3 ；目前采用水作为发泡剂的环保配方制造的泡沫层密度为320～380 kg/m3 ，降低了20%以上。
文章介绍了一种新的自结皮方向盘材料配置方式。
1 试验准备1）材料助剂主要有：高活性聚醚多元醇：羟值35 mg/g；聚合物多元醇（简称POP）：羟值 28 mg/g；改性MDI（聚氨酯材料）；低气味胺类催化剂、低雾翳泡沫稳定剂（Air Products公司）；1，4-丁二醇；高分子交联剂；水性模内漆；水性脱模剂。
2）加工设备及测试仪器主要有：高压发泡机（Cannon公司）、试验样块模具（自制）、方向盘发泡模具（自制）、电子万能试验机、方向盘染色牢度仪、邵氏硬度计、氙灯耐候试验机、高低温快速变化箱、往复式摩擦试验仪、定扭力扳手及粘度计。
水用量对全水发泡聚氨酯泡沫形态和力学性能的影响
水用量对全水发泡聚氨酯泡沫形态和力学性能的影响
陈涛;杜海晶;米岩;高振华
【期刊名称】《高分子材料科学与工程》
【年(卷),期】2012(28)7
【摘要】采用扫描电镜(SEM)和红外光谱(FT-IR)并结合物理力学性能测试,对高水用量(3phr^11phr)所制备的全水发泡低密度聚氨酯泡沫的形态和力学性能进行表征,结果表明,水用量逐渐从3phr增加到11phr,发泡聚氨酯物料的乳白时间、凝胶时间和不粘手时间逐渐延长,泡沫中的取代脲结构含量和氢键化程度逐渐增加,泡沫密度和力学性能逐渐降低,泡孔平均孔径呈先增大、后减小的趋势,然而泡沫的比强度和氨基甲酸酯含量变化不大。
【总页数】5页(P67-71)
【关键词】聚氨酯泡沫;全水发泡;泡沫形态;力学性能
【作者】陈涛;杜海晶;米岩;高振华
【作者单位】东北林业大学生物质材料科学与技术教育部重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】TQ328.3
【相关文献】
1.影响全水发泡硬质聚氨酯泡沫塑料牲能的主要因素 [J], 肖力光;罗晶;张兵
2.全水发泡聚氨酯/Al(OH)3阻燃硬质泡沫的研究 [J], 刘源;吴博;胡泽宇;雷景新
3.反应型阻燃剂及全水发泡剂对硬质聚氨酯泡沫塑料阻燃性能的影响研究 [J], 刘
凤娇;丁雪佳;苏昱;欧远辉;王艺霏;胡文涛;庞凯敏;张乐
4.聚醚复配对全水发泡聚氨酯泡沫形态和物理力学性能的影响 [J], 陈涛;高振华;邸明伟
5.不同无卤阻燃复合体系对全水发泡聚氨酯泡沫结构与性能的影响 [J], 莫雪华;曾钟;邹华维;梁梅;李杰;陈洋
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水发泡增强硬质聚氨酯泡沫塑料的制备与性能研究的开题报告
水发泡增强硬质聚氨酯泡沫塑料的制备与性能研究的开题报告一、研究背景硬质聚氨酯泡沫塑料是一种应用广泛的新型材料，具有高强度、轻质、热绝缘、隔音、阻燃等优点。
但是，传统的制备方法存在一些问题，如聚氨酯预聚体价格昂贵、添加剂使用量大等，因此需要寻求新的制备方法。
水发泡是一种低成本、环保的制备方法，利用水作为发泡剂，将环保聚氨酯与水混合制备成泡沫塑料，在制备过程中不需要使用卤素等添加剂，具有环保、节能、低成本等优点。
二、研究目的和意义本次研究旨在探究水发泡对硬质聚氨酯泡沫塑料制备过程及其性能的影响，具体目的包括：（1）优化水发泡的制备条件，提高泡沫塑料的密度、力学性能等。
（2）研究不同比例的水发泡剂对泡沫塑料的性能影响，提高泡沫塑料的热绝缘、阻燃性等。
（3）探究水发泡对泡沫塑料微观结构和宏观性能的影响，为泡沫塑料的制备和应用提供参考。
三、研究内容和方法（1）水发泡硬质聚氨酯泡沫塑料制备过程中，将控制泡沫塑料的密度、力学性能等参数的变化，对制备条件进行优化。
（2）采用热重分析、力学性能测试等手段，分析不同比例的水发泡剂对泡沫塑料性能的影响。
（3）采用扫描电镜、X射线衍射仪等仪器，对泡沫塑料的微观结构进行分析，探究水发泡对泡沫塑料性能的影响机制。
四、研究预期结果（1）对水发泡硬质聚氨酯泡沫塑料制备工艺进行优化，制备出密度更高、力学性能更优的泡沫塑料。
（2）研究不同比例水发泡剂对泡沫塑料的影响趋势和机制，提高泡沫塑料的热绝缘、阻燃等性能。
（3）通过分析水发泡制备出的泡沫塑料微观结构和宏观性能，为泡沫塑料的制备和应用提供参考。
五、研究进度安排第一年：文献综述、制备工艺优化和性能测试。
第二年：微观结构分析和性能机制研究。
第三年：结果分析和论文撰写。
六、经费预算本次研究所需经费主要包括材料费、设备费、差旅费等，预计总经费为30万元。
七、结论本次研究旨在探究水发泡对硬质聚氨酯泡沫塑料制备过程及其性能的影响。
通过制备工艺优化和不同比例水发泡剂的测试，得出了不同密度、不同力学性能的泡沫塑料，并通过微观结构分析和性能机制研究，深入探究了水发泡在泡沫塑料制备过程中的机制，并为泡沫塑料的制备和应用提供了参考。
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第26卷第6期高分子材料科学与工程Vol.26,No.6 2010年6月POL YM ER MA TERIAL S SCIENCE AND EN GIN EERIN GJ un.2010水加入量对全水聚氨酯泡沫塑料性质的影响梁继才1,林 琳2,李 义2,马 骅2,杨 丰2,宋 平2(1.大连理工大学汽车工程学院,辽宁大连116024;2.吉林大学材料科学与工程学院,吉林长春130025)摘要:分析了以水为发泡剂的全水聚氨酯发泡成型工艺过程中水的加入量对泡沫塑料性质的影响。
研究了异氰酸酯指数为105,聚醚多元醇官能度为4,羟值为480mg KOH/g 时,发泡剂水加入量与泡沫塑料开孔率、力学性能、泡沫稳定性等性质的关系。
结果表明,聚氨酯泡沫塑料随着水的加入量从1g 增加到10g ,泡沫体拉伸强度降低了30%,压缩强度降低了29%;泡孔直径由50μm ～100μm 增加到300μm ～400μm ;玻璃化转变温度由102℃上升到112℃。
关键词:全水聚氨酯发泡;水加入量;开孔率;稳定性中图分类号:TQ328.3 文献标识码:A 文章编号:100027555(2010)0620040204收稿日期:2009205204通讯联系人:李义,主要从事高分子现代成型技术研究, E 2mail :l-yi @ 全水聚氨酯发泡是以水为发泡剂,利用水与异氰酸酯反应生成CO 2气体作为填充剂,填充到异氰酸酯和聚醚多元醇反应生成的溶体中。
硬质聚氨酯泡沫塑料已经广泛应用于汽车、建筑、设备制冷、工业保温等方面,但是传统物理发泡剂氯氟烃(CFC 211)对臭氧层有破坏效应,因此出现了许多替代CFC 211的发泡剂,但如HCFC 2141b 等发泡剂仍有环保和成本问题;而水是一种环保、经济实用的发泡剂,是CFC 211理想代替品[1～5]。
全水聚氨酯泡沫成型主要分3个阶段:(1)聚合物/气体溶液体系的形成:适量气体均匀溶于熔体中,并达到热力学平衡,这与气体的溶解速度和扩散速度密切相关;(2)泡孔成核及泡孔生长:泡孔成核数量决定泡孔密度、制品密度和发泡倍率,此时为不稳定的气液两相体系;(3)泡孔成型及制品固化:如果此过程处理不当,则会在泡孔膨胀过程发生泡孔合并、破裂和气体逃逸[6～8]。
1 实验部分1.1 原料甲苯二异氰酸酯(TDI ):70/30,工业品,日本三井武田化学公司;聚醚多元醇:羟值365mg KOH/g ,工业级,金陵石化化工二厂;二甲基乙醇胺:化学纯,上海试剂一厂;二月桂酸二丁基锡:化学纯,上海试剂一厂;硅油稳定剂:工业级,德国高施米特公司。
T ab.1 Content of the used m aterials of polyurethanefoam blow n by w aterRaw materials Mass (g )Polyether polyol200Amine 1.5Stannum 1.5Siloxane 3.5Distilled water(1,3,6,7,10)TDI2251.2 设备与仪器多功能组合式聚合釜;电动搅拌器;电子万能试验机(型号:CN65M183982,济南鑫光试验机制造有限公司);差热分析仪:美国TA 公司的SQ600。
1.3 合成路线除TDI 外,先将其余物质按Tab.1所示比例混合在烧杯中并搅拌一定时间,然后将TDI 加入混合物中,用高速搅拌器搅拌15s ,再将所得混合物立即倒入模具中,合模,保持温度在70℃的烤箱中,使其自由发泡。
待发泡完成后在室温熟化24h 。
分别滴入蒸馏水为1g ,3g ,6g ,7g ,10g ,按此操作,测其性能。
2 结果与讨论2.1 水加入量对聚氨酯泡沫体力学性能的影响测试结果表明,水加入量一定的聚氨酯泡沫体,为了达到一定程度的应变,所需的应力有一定的变化,由Fig.1可知,当泡沫体应变超过9%后,泡沫体所需的应力水平趋于平缓。
这是由于随着应变的增加,泡沫体的泡孔由于受到应力的影响,开孔率逐渐增大,新开孔的泡体破坏了原有的泡孔壁,同时也解除了泡孔壁的束缚。
所以在应变达到9%后,在泡沫体受到的应力不变的条件下,泡沫体的应变逐渐增大。
T ab.2 Characteristics of the PUF with differentdosage of w aterWater content (g )136710Stress (9%Strain )0.810.680.400.290.17Tensile strengh (MPa )9.528.28 6.27 4.23 2.88Compressive strength (MPa )7.21 6.32 4.21 3.12 2.15Water abs orption (g ) 2.80 3.50 6.50 6.808.20Thermal conductivity (W/mk )0.020.030.180.220.41G lass trans form temperature (℃)102104108109112 Fig.1 Stress 2strain beh avior of the PUF with different dosage ofw ater Fig.2为当泡沫体应变达到9%,水的加入量与泡沫体所受应力之间的关系曲线,随着水的加入量增加,聚氨酯泡沫体达到一定应变所需应力减小。
由Fig.3可知,随着水加入量增加,泡沫体拉伸强度、压缩强度随之减小,这是由于水量增加使水和异氰酸酯反应生成CO 2和脲键的量也相应增加,并且反应放出大量的热,在高温下,脲键进一步与过剩的异氰酸酯反应生成缩二脲化合物,反应方程式如下:R -NCO +HOH →R ’-N H 2+CO 2↑R ’-N H 2+RNCO →R ’-N H -CO -N H -R缩二脲化合物是一种刚性化合物,能使泡沫整体结构变脆,导致泡沫体的拉伸、压缩强度等力学性能下降。
水与异氰酸酯反应生成CO 2,随着水量的增加,生成CO 2的量增加,继而产生的泡沫体的密度减小。
如果使生成聚氨酯泡沫体密度不变,当水加入量增加时,将有更多的异氰酸酯参与反应,所以异氰酸酯的交联反应更易进行,导致形成的聚氨酯泡沫体的硬链段的数量增加,则泡沫体的力学性能即拉伸强度、压缩强度有所提高。
Fig.2 E ffect of dosage of w ater on stress beh avior of the PUF(thestrain is 9%)2.2 水加入量对聚氨酯泡沫体水吸收量的影响见Fig.4所示,水的加入量从1g 到10g ,聚氨酯泡沫塑料对水的吸收量从218g 到812g 不断增加。
其水的吸收率也不断增加。
水的吸收率主要与泡沫体的锁水能力,如泡孔的开闭程度、泡孔大小以及泡孔壁的强度等相关。
随着水的加入量增加,泡沫体的密度下降,泡孔的开孔率增加,泡孔较大的泡沫体可吸收更多的水。
Fig.3 E ffect of dosage of w ater on tensile strength and compressivestrength Fig.4 E ffect of dosage of w ater on w ater 2absorption of the PUF2.3 水的加入量对泡沫体的热导率的影响如Fig.5所示,泡沫体的热导率随着水加入量的增加而增加。
聚氨酯泡沫体的热导率是指热量通过不14 第6期梁继才等:水加入量对全水聚氨酯泡沫塑料性质的影响同温度单位体积的泡沫体的导热量。
聚氨酯泡沫体的热量传递分为三种形式:气体传导、固体传导、辐射传导。
所以聚氨酯泡沫体的热量传递很大程度上取决于泡沫体泡孔的数量、尺寸、形状以及泡沫密度。
随着水量的增加,泡孔尺寸变大,形状不规则,泡沫体密度下降,使泡沫体的热导率增加。
2.4 水的加入量对聚氨酯泡沫体玻璃化转变温度的影响如Fig.6所示,根据差热分析曲线,不同水加入量的泡沫体随温度升高出现很明显的峰值。
泡沫体玻璃化转变温度也随水加入量的增加而增加,水的加入量从1g 增加到10g 时,聚氨酯泡沫塑料玻璃化转变温度由102℃升高到112℃。
因为逐渐增加的水和异氰酸酯反应生成的脲键逐渐增加,则所生成的泡沫体交联程度增大,泡沫体的硬度增大,所形成硬链段的稳定性下降,所以泡沫体的玻璃化转变温度升高。
Fig.5 E ffect of dosage of w ater on therm al conductivity of thePUF[1]1g ;[2]3g ;[3]6g ;[4]7g ;[5]10gFig.6 Therm al analysis with different w ater contentT ab.3 E ffect of the w ater content on the variety ofthe volume of the polyurethane foamsWater content13671080℃(10h )Volume variety (%) 1.10 2.18 3.90 5.607.1080℃(30h )Volume variety (%) 1.30 2.21 4.91 5.798.2180℃(50h )Volume variety (%) 1.31 2.21 4.90 5.828.3380℃(100h )Volume variety (%)1.302.214.925.838.322.5 水加入量对聚氨酯泡沫塑料稳定性的影响根据Laplace 方程、Plateau 理论和液体泡沫稳定性理论,当聚氨酯泡沫塑料气泡孔为球形时,泡沫体最稳定。
但是在聚氨酯泡沫塑料中,泡孔构型多为十二面体结构,因为在这种情况下界面面积和毛细管压力处于最小值。
十四面体结构的泡孔是介于球体和十二面体结构之间的一种较稳定泡孔构型。
对于给定体积而言,球体,十二面体,十四面体的表面积比值为1∶1.06∶1.10。
如Fig.8可知,随着水加入量的增加,聚氨酯泡沫塑料体积变化率逐渐增大。
因为随着参与反应的水的增加,CO 2气体的生成量增多,且CO 2的扩散速率大于空气,则大量CO 2外逸,使泡孔内压力下降致使聚氨酯泡沫塑料稳定性下降;其次,在泡孔成核初始阶段,球形泡孔占据主导地位,随着泡孔生长,气相体积不断扩大,泡孔受到来自泡孔壁及液相组织给予的压力逐渐向十二面体的开孔构型转变,也使气泡稳定性下降。
聚氨酯泡沫塑料的三种泡孔构型如Fig.7所示。
Fig.7 Ideal geometry 2frameof foam bore of different sh apes Fig.8 E ffect of dosage of w ater on stability of the PUF3 结论(1)随着水加入量的增加,泡沫体的力学性能下降。