聚氨酯泡沫塑料的制备教学教材
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聚氨酯泡沫塑料的制备
1.实验目的 2.实验原理 3.实验配方组成 4.实验仪器 5.实验步骤 6.实验记录及数据处理 7.思考题
1.实验目的
• 1.2 掌握制备聚氨酯泡沫塑料的反应原 理及过程。
• 1.2 了解各组分的作用及影响。
2.实验原理
聚氨酯泡沫的形成是一种比任何 其它聚氨酯的形成都远为复杂的过程 ，除在聚氨酯系统中的化学和物理状 态变化之外；泡沫的形成又增加了胶 体系统的特点。要了解聚氨酯泡沫的 形成，还须涉及气体发生和分子增长 的高分子化学、核晶过程和稳定泡沫 的胶体化学以及聚合体系熟化时的流 变学。
5.实验步骤
• 5.1 用稍硬的纸折成尺约为 80mm×80mm×80mm的纸盒以作模具用 。
• 5.2 配制溶液 • (1)配制甲溶液 在25ml的烧杯中，
加入0.1g二月桂酸二丁基锡和5滴水， 溶解后再加入10g三羟基聚醚，作为甲 溶液。
• （2）配制乙溶液 在250ml烧杯中， 依次加入25g三羟基聚醚，10g甲苯二 异氰酸酯，5滴二月桂酸二丁基锡，搅 匀，此时有反应热放出，此为乙溶液 。
• 6.2 记录甲、乙两种溶液混合后产生 的变化情况。
• 6.3 准确计算出反应前、后的体积变 化情况。
7.思考题
• 7.1 写出合成聚氨基甲酸酯的反应方 程式。
• 7.2 上述配方中各组分的性质及作用 是什么？
• 7.3 切开所制得的泡沫塑料，观察泡 孔分布的情况，试讨论影响泡孔分布 均匀程度的各种因素。
2.2 气泡的形成与扩链
异氰酸根与水反应生成的氨基甲 酸不稳定，分解生成胺与二氧化碳气 体在聚合物中形成气泡，并且生成的 端氨基聚合物可与异氰酸根进一步发 生扩链反应得到含脲基的聚合物。
• 2.3 交联固化
异氰酸根与脲基上的活泼氢反应使 分子链发生交联，形成网状结构。
聚氨酯泡沫塑料按其柔轫性可分为软 泡沫和硬泡沫，主要取决于所用的聚醚或 聚酯多元醇，使用较高分子量及相应较低 羟值的线形聚醚或聚酯多元醇时，得到的 产物交联度较低，，为软质泡沫；若用短 链或支链较多的聚醚或聚酯多元醇时，为 硬质泡沫。根据气孔的形状聚氨酯泡沫可 分为开孔型和闭孔型，可通过添加助剂来 调节。乳化剂可使水在反应混合物中分散 均匀，从而可保证发泡的均匀性；稳定剂 可防止在反应初期泡孔结构的破坏。
要制得泡沫孔径均匀和性能优异 的泡沫，必须采用复合催化剂、外加 发泡剂和控制合适的条件，使三种反 应得到较好的协调。在聚氨酯泡沫制 备过程中主要如下反应。
2.1 预聚体的合成Biblioteka Baidu
由二异氰酸酯与聚醚或聚酯多元醇 反应生成含异氰酸酯端基德聚氨酯预 聚体。 OCN-R -NCO+HO-R-OH→OCNR-NHCOO~~~OOCHN-R-NCO
• 7.4 简述聚氨酯泡沫塑料的结构性能 。
3.实验配方组成
• 甲苯二异氰酸酯（TDI） • 三羟基聚醚（相对分子质量为
2000~4000） • 二月桂酸二丁基锡 • 1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷（DABCD)
（三亚乙基二胺） •水 • 有机硅油
4.实验仪器
• 烧杯 • 玻璃棒 • 纸盒（80mm×80mm×80mm） • 台秤 • 烘箱
• （3）甲溶液中加入约10滴有机硅油， 搅匀后，将此溶液迅速倒入乙溶液中 ，用玻璃棒迅速搅拌，待反应物变稠 后，将其转移到纸模具中，于温室放 置0.5h，在放入约70℃的烘箱中烘1h ，即可得到一块软质聚氨酯泡沫塑料 。
6.实验记录及数据处理
• 6.1 准确记录实训过程中的实训数据 及发生的现象。
1.实验目的 2.实验原理 3.实验配方组成 4.实验仪器 5.实验步骤 6.实验记录及数据处理 7.思考题
1.实验目的
• 1.2 掌握制备聚氨酯泡沫塑料的反应原 理及过程。
• 1.2 了解各组分的作用及影响。
2.实验原理
聚氨酯泡沫的形成是一种比任何 其它聚氨酯的形成都远为复杂的过程 ，除在聚氨酯系统中的化学和物理状 态变化之外；泡沫的形成又增加了胶 体系统的特点。要了解聚氨酯泡沫的 形成，还须涉及气体发生和分子增长 的高分子化学、核晶过程和稳定泡沫 的胶体化学以及聚合体系熟化时的流 变学。
5.实验步骤
• 5.1 用稍硬的纸折成尺约为 80mm×80mm×80mm的纸盒以作模具用 。
• 5.2 配制溶液 • (1)配制甲溶液 在25ml的烧杯中，
加入0.1g二月桂酸二丁基锡和5滴水， 溶解后再加入10g三羟基聚醚，作为甲 溶液。
• （2）配制乙溶液 在250ml烧杯中， 依次加入25g三羟基聚醚，10g甲苯二 异氰酸酯，5滴二月桂酸二丁基锡，搅 匀，此时有反应热放出，此为乙溶液 。
• 6.2 记录甲、乙两种溶液混合后产生 的变化情况。
• 6.3 准确计算出反应前、后的体积变 化情况。
7.思考题
• 7.1 写出合成聚氨基甲酸酯的反应方 程式。
• 7.2 上述配方中各组分的性质及作用 是什么？
• 7.3 切开所制得的泡沫塑料，观察泡 孔分布的情况，试讨论影响泡孔分布 均匀程度的各种因素。
2.2 气泡的形成与扩链
异氰酸根与水反应生成的氨基甲 酸不稳定，分解生成胺与二氧化碳气 体在聚合物中形成气泡，并且生成的 端氨基聚合物可与异氰酸根进一步发 生扩链反应得到含脲基的聚合物。
• 2.3 交联固化
异氰酸根与脲基上的活泼氢反应使 分子链发生交联，形成网状结构。
聚氨酯泡沫塑料按其柔轫性可分为软 泡沫和硬泡沫，主要取决于所用的聚醚或 聚酯多元醇，使用较高分子量及相应较低 羟值的线形聚醚或聚酯多元醇时，得到的 产物交联度较低，，为软质泡沫；若用短 链或支链较多的聚醚或聚酯多元醇时，为 硬质泡沫。根据气孔的形状聚氨酯泡沫可 分为开孔型和闭孔型，可通过添加助剂来 调节。乳化剂可使水在反应混合物中分散 均匀，从而可保证发泡的均匀性；稳定剂 可防止在反应初期泡孔结构的破坏。
要制得泡沫孔径均匀和性能优异 的泡沫，必须采用复合催化剂、外加 发泡剂和控制合适的条件，使三种反 应得到较好的协调。在聚氨酯泡沫制 备过程中主要如下反应。
2.1 预聚体的合成Biblioteka Baidu
由二异氰酸酯与聚醚或聚酯多元醇 反应生成含异氰酸酯端基德聚氨酯预 聚体。 OCN-R -NCO+HO-R-OH→OCNR-NHCOO~~~OOCHN-R-NCO
• 7.4 简述聚氨酯泡沫塑料的结构性能 。
3.实验配方组成
• 甲苯二异氰酸酯（TDI） • 三羟基聚醚（相对分子质量为
2000~4000） • 二月桂酸二丁基锡 • 1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷（DABCD)
（三亚乙基二胺） •水 • 有机硅油
4.实验仪器
• 烧杯 • 玻璃棒 • 纸盒（80mm×80mm×80mm） • 台秤 • 烘箱
• （3）甲溶液中加入约10滴有机硅油， 搅匀后，将此溶液迅速倒入乙溶液中 ，用玻璃棒迅速搅拌，待反应物变稠 后，将其转移到纸模具中，于温室放 置0.5h，在放入约70℃的烘箱中烘1h ，即可得到一块软质聚氨酯泡沫塑料 。
6.实验记录及数据处理
• 6.1 准确记录实训过程中的实训数据 及发生的现象。