软质聚氨酯泡沫塑料
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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。
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。
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。
(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。
去离子水：发泡剂。
硅油：使气泡均匀稳定
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。
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：
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。
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.刘培生著.多孔材料引论 第2版.清华大学出版 社,2012.12.
合物： ～NCO+ ～NH2 → ～NHCONH ～
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 ～
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 ～
六.制备泡沫塑料时产生的弊病原因及解决办 法
来自百度文库
弊病 开裂
可能原因
解决办法
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
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
谢谢观看
OCN-R1-NHCOO～R2～OCONH-R1-NCO→～NH-CO-NHR1-NHCOO～R2～OCO-NH-R1-NH-CO-NH～+CO2
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。
软质聚氨酯泡沫塑料的制备
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。
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﹋
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
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，计量准确
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.
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。
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。
(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。
去离子水：发泡剂。
硅油：使气泡均匀稳定
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。
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：
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。
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.刘培生著.多孔材料引论 第2版.清华大学出版 社,2012.12.
合物： ～NCO+ ～NH2 → ～NHCONH ～
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 ～
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 ～
六.制备泡沫塑料时产生的弊病原因及解决办 法
来自百度文库
弊病 开裂
可能原因
解决办法
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
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
谢谢观看
OCN-R1-NHCOO～R2～OCONH-R1-NCO→～NH-CO-NHR1-NHCOO～R2～OCO-NH-R1-NH-CO-NH～+CO2
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。
软质聚氨酯泡沫塑料的制备
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。
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﹋
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
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，计量准确
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.