软质聚氨酯泡沫塑料ppt课件
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二.实验原理
• 1.异氰酸酯和羟基反应 多异氰酸酯和多元醇反 应生成聚氨酯
• nOCN—RNCO+nHO—Rˊ—OH→ • ﹋ [CONH—R—NHCO—ORˊ—O]n﹋
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2.异氰酸酯和水反应 带有异氰酸酯基团的 化合物与水反应，先形成不稳定的氨基甲酸， 然后分解成胺和二氧化碳。
～ NCO+H2O→ ～RNHCOOH→ ～NH2+CO2 胺基进一步和异氰酸酯基团反应生成含有脲基的聚
泡沫崩塌
气体发生速度过快 凝胶速度过慢 硅油稳定剂不足或失败 物料配比不准 搅拌速度不当
减少胺类催化剂用量 增加有机锡类催化剂 增加硅油用量 调节至一定范围
泡沫收缩
结构模糊 气泡严重
凝胶速度大于发泡速度 搅拌速度太慢 异氰酸酯用量过多
搅拌速度过快 物料计量不准
使发泡速度平衡 增加搅拌速度 减少用量
适当减慢速度 检查各组分，计量准1确2
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方案二：
(1)将除甲苯二异氰酸酯外的组分按质量称取于一 个纸杯中，然后加入一定质量的甲苯二异氰酸酯， 迅速搅拌约30s，观察发泡过程。
(2)室温静置20min后，将泡沫在90～120℃烘箱中 熟化1h左右，移出烘箱冷至室温。
(3)按照高、中、低密度的3种配方各制备一次，若 有失败，找出原因重做。
OCN-R1-NHCOO～R2～OCONH-R1-NCO→～NH-CO-NH-R1NHCOO～R2～OCO-NH-R1-NH-CO-NH～+CO2
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2.半预聚体法
• 半预聚体法即是将一部分聚合多元醇(带有羟基 的聚醚或聚酯)和过量的二异氰酸酯反应，使之 生成一定黏度的低分子量低聚物，然后将配方中 余下的多元醇和水加入预聚体中，在催化剂和表 面活性剂存在下，采用高速搅拌混合后进行发泡。
合物： ～NCO+ ～NH2 → ～NHCONH ～
4
3.脲基甲酸酯反应 氨基甲酸酯基团中氮原 子上的氢与异氰酸酯反应，形成脲基甲酸酯：
～NCO+ ～NHCOO ～→ ～NHCONCOO ～
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4.缩二脲反应 脲基中氮原子上的氢 与异氰酸酯反应形成缩二脲：
～NCO+ ～NHCONH ～→ ～NHCONCONH ～
• 比较：预聚体法用于聚醚型泡沫塑料，半预聚体 法用于聚酯型泡沫塑料。
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五.实验方案
方案一：在一个25 mL 烧杯(1＃)中，将0.1 g三乙 醇胺(约3滴)溶解在0.2 g水(约5滴)和10 g三羟 甲基聚醚中。在另一个250 mL烧杯(2＃)中，依 次加入25 g三羟甲基聚醚、10 g甲苯二异氰酸酯 和0.1 g(约3滴)二月桂酸二丁基锡，搅拌均匀， 可观察到有反应热放出。然后在1＃烧杯中加入 0.1～0.2 g硅油(约10滴)，搅拌均匀后倒人2＃ 烧杯中，搅拌均匀，当反应混合物变稠后，将其 倒入纸盒中，在室温下放置0.5 h后，再放入约 70℃的烘箱中加热0.5 h，即可得到一块白色的 软质聚氨酯泡沫塑料。
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三.实验试剂及仪器
仪器：AV212电子天平，BZ2．S／TNIS万能材料试验仪；Nicolet isl0型傅里叶变换红
外光谱仪；减压蒸馏装置；烧杯；玻璃搅拌棒；烘箱。
试剂： 三羟甲基聚醚：一种甘油为起始剂，环氧丙烷、环氧乙烷 为聚合单体，含有较高伯羟基活性成份，由环氧乙烷封端。
三乙醇胺：无色粘性液体。有碱性，能吸收空气中的二氧化碳和硫 化氢等气体。易溶于水、乙醇，微溶于苯和乙醚，低毒。用作分 析试剂，酸性气体吸收剂，软化剂和润滑剂，以及用于有机合成。
软质聚氨酯泡沫塑料的制备
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一.软质聚氨酯泡沫塑料的基本介绍
• 软质聚氨酯泡沫塑料（简称聚氨酯软泡） 是指具有一定弹性的一类柔软性聚氨酯泡 沫塑料，它是用量最大的一种聚氨酯产品。 聚氨酯软泡的泡孔结构多为开孔的。一般 具有密度低、弹性回复好、吸音、透气、 保温等性能，主要用作家具垫材、交通工 具座椅垫材、各种软性衬垫层压复合材料， 工业和民用上也把软泡用作过滤材料、隔 音材料、防震材料、装饰材料、包装材料 及隔热保温材料等。
七.摘录
• 1.刘丽丽主编；浦丽莉，李伟奇，胡明星副主编. 高分子材料与工程实验教程.北京大学出版 社,2012.08.
• 2.周诗彪，肖安国主编；陈贞干，陈远道，李琳， 庄永兵等参编.高分子科学与工程实验.南京大学 出版社,2011.12.
• 3.孙汉文，王丽梅，董建主编.高分子化学实验. 化学工业出版社,2012.04.学与工程实验.南京大 学出版社,2011.12.
(4)将3种密度泡沫取样测试密度、抗张强度、撕裂 强度、压缩强度和回弹性，测试所得各项性能列 表对比。
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六.制备泡沫塑料时产生的弊病原因及解决办 法
弊病
可能原因
解决办法
开裂
发泡后期凝胶速度大于气体 发生速度 物料温度过高 异氰酸酯用量不足
减少有机锡催化剂用量或提 高胺类催化剂用量 调整物料温度 调整异氰酸酯用量
• 4.刘培生著.多孔材料引论 第2版.清华大学出版
社,2012.12.
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谢谢观看
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去离子水：发泡剂。
硅油：使气泡均匀稳定
源自文库
二月桂酸二丁基锡：活化异氰酸酯。
甲苯二异氰酸酯：性质活泼，能与端基是羟基的树脂，如聚酯（二
元酸与多元醇的缩合物）、聚醚（二、三、四、六等多羟基聚醚）
等进行交联；极易与水反应产生二氧化碳气体。
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四.实验方法
• 1.预聚体法
预聚体法通常是将泡沫塑料的制造分为两步进行，故又称 两步法。首先将聚合多元醇(末端带有两个以上羟基的 聚醚或聚酯)和二异氰酸酯反应，制成末端带有异氰酸 酯基团的低分子聚合物(预聚体)；其次将水在高速搅拌 下加入预聚体，反应后生成脲基，形成高聚物。此外， 由于在反应中生成二氧化碳，因而在形成链增长的同时 进行发泡反应，最终制成泡沫塑料。在反应过程中，物 料中还加入催化剂和表面活性剂以相应地调节反应速率 和泡沫孔径。其发泡反应式简单表示如下：
二.实验原理
• 1.异氰酸酯和羟基反应 多异氰酸酯和多元醇反 应生成聚氨酯
• nOCN—RNCO+nHO—Rˊ—OH→ • ﹋ [CONH—R—NHCO—ORˊ—O]n﹋
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2.异氰酸酯和水反应 带有异氰酸酯基团的 化合物与水反应，先形成不稳定的氨基甲酸， 然后分解成胺和二氧化碳。
～ NCO+H2O→ ～RNHCOOH→ ～NH2+CO2 胺基进一步和异氰酸酯基团反应生成含有脲基的聚
泡沫崩塌
气体发生速度过快 凝胶速度过慢 硅油稳定剂不足或失败 物料配比不准 搅拌速度不当
减少胺类催化剂用量 增加有机锡类催化剂 增加硅油用量 调节至一定范围
泡沫收缩
结构模糊 气泡严重
凝胶速度大于发泡速度 搅拌速度太慢 异氰酸酯用量过多
搅拌速度过快 物料计量不准
使发泡速度平衡 增加搅拌速度 减少用量
适当减慢速度 检查各组分，计量准1确2
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方案二：
(1)将除甲苯二异氰酸酯外的组分按质量称取于一 个纸杯中，然后加入一定质量的甲苯二异氰酸酯， 迅速搅拌约30s，观察发泡过程。
(2)室温静置20min后，将泡沫在90～120℃烘箱中 熟化1h左右，移出烘箱冷至室温。
(3)按照高、中、低密度的3种配方各制备一次，若 有失败，找出原因重做。
OCN-R1-NHCOO～R2～OCONH-R1-NCO→～NH-CO-NH-R1NHCOO～R2～OCO-NH-R1-NH-CO-NH～+CO2
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2.半预聚体法
• 半预聚体法即是将一部分聚合多元醇(带有羟基 的聚醚或聚酯)和过量的二异氰酸酯反应，使之 生成一定黏度的低分子量低聚物，然后将配方中 余下的多元醇和水加入预聚体中，在催化剂和表 面活性剂存在下，采用高速搅拌混合后进行发泡。
合物： ～NCO+ ～NH2 → ～NHCONH ～
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3.脲基甲酸酯反应 氨基甲酸酯基团中氮原 子上的氢与异氰酸酯反应，形成脲基甲酸酯：
～NCO+ ～NHCOO ～→ ～NHCONCOO ～
5
4.缩二脲反应 脲基中氮原子上的氢 与异氰酸酯反应形成缩二脲：
～NCO+ ～NHCONH ～→ ～NHCONCONH ～
• 比较：预聚体法用于聚醚型泡沫塑料，半预聚体 法用于聚酯型泡沫塑料。
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五.实验方案
方案一：在一个25 mL 烧杯(1＃)中，将0.1 g三乙 醇胺(约3滴)溶解在0.2 g水(约5滴)和10 g三羟 甲基聚醚中。在另一个250 mL烧杯(2＃)中，依 次加入25 g三羟甲基聚醚、10 g甲苯二异氰酸酯 和0.1 g(约3滴)二月桂酸二丁基锡，搅拌均匀， 可观察到有反应热放出。然后在1＃烧杯中加入 0.1～0.2 g硅油(约10滴)，搅拌均匀后倒人2＃ 烧杯中，搅拌均匀，当反应混合物变稠后，将其 倒入纸盒中，在室温下放置0.5 h后，再放入约 70℃的烘箱中加热0.5 h，即可得到一块白色的 软质聚氨酯泡沫塑料。
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三.实验试剂及仪器
仪器：AV212电子天平，BZ2．S／TNIS万能材料试验仪；Nicolet isl0型傅里叶变换红
外光谱仪；减压蒸馏装置；烧杯；玻璃搅拌棒；烘箱。
试剂： 三羟甲基聚醚：一种甘油为起始剂，环氧丙烷、环氧乙烷 为聚合单体，含有较高伯羟基活性成份，由环氧乙烷封端。
三乙醇胺：无色粘性液体。有碱性，能吸收空气中的二氧化碳和硫 化氢等气体。易溶于水、乙醇，微溶于苯和乙醚，低毒。用作分 析试剂，酸性气体吸收剂，软化剂和润滑剂，以及用于有机合成。
软质聚氨酯泡沫塑料的制备
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一.软质聚氨酯泡沫塑料的基本介绍
• 软质聚氨酯泡沫塑料（简称聚氨酯软泡） 是指具有一定弹性的一类柔软性聚氨酯泡 沫塑料，它是用量最大的一种聚氨酯产品。 聚氨酯软泡的泡孔结构多为开孔的。一般 具有密度低、弹性回复好、吸音、透气、 保温等性能，主要用作家具垫材、交通工 具座椅垫材、各种软性衬垫层压复合材料， 工业和民用上也把软泡用作过滤材料、隔 音材料、防震材料、装饰材料、包装材料 及隔热保温材料等。
七.摘录
• 1.刘丽丽主编；浦丽莉，李伟奇，胡明星副主编. 高分子材料与工程实验教程.北京大学出版 社,2012.08.
• 2.周诗彪，肖安国主编；陈贞干，陈远道，李琳， 庄永兵等参编.高分子科学与工程实验.南京大学 出版社,2011.12.
• 3.孙汉文，王丽梅，董建主编.高分子化学实验. 化学工业出版社,2012.04.学与工程实验.南京大 学出版社,2011.12.
(4)将3种密度泡沫取样测试密度、抗张强度、撕裂 强度、压缩强度和回弹性，测试所得各项性能列 表对比。
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六.制备泡沫塑料时产生的弊病原因及解决办 法
弊病
可能原因
解决办法
开裂
发泡后期凝胶速度大于气体 发生速度 物料温度过高 异氰酸酯用量不足
减少有机锡催化剂用量或提 高胺类催化剂用量 调整物料温度 调整异氰酸酯用量
• 4.刘培生著.多孔材料引论 第2版.清华大学出版
社,2012.12.
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谢谢观看
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去离子水：发泡剂。
硅油：使气泡均匀稳定
源自文库
二月桂酸二丁基锡：活化异氰酸酯。
甲苯二异氰酸酯：性质活泼，能与端基是羟基的树脂，如聚酯（二
元酸与多元醇的缩合物）、聚醚（二、三、四、六等多羟基聚醚）
等进行交联；极易与水反应产生二氧化碳气体。
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四.实验方法
• 1.预聚体法
预聚体法通常是将泡沫塑料的制造分为两步进行，故又称 两步法。首先将聚合多元醇(末端带有两个以上羟基的 聚醚或聚酯)和二异氰酸酯反应，制成末端带有异氰酸 酯基团的低分子聚合物(预聚体)；其次将水在高速搅拌 下加入预聚体，反应后生成脲基，形成高聚物。此外， 由于在反应中生成二氧化碳，因而在形成链增长的同时 进行发泡反应，最终制成泡沫塑料。在反应过程中，物 料中还加入催化剂和表面活性剂以相应地调节反应速率 和泡沫孔径。其发泡反应式简单表示如下：