塑料发泡成型工艺：第三章 热固性泡沫塑料
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7. 其他助剂 防老剂、色母料
二、软质/硬质泡沫塑料的制造
制造方法：
1. 预聚体法（两步法） 应用：聚醚型聚氨酯泡沫塑料
2. 半预聚体法（较少采用）
3. 一步法（目前被普遍采用）
预聚体法（两步法）
优点：生成预聚体时已放出一部分反应热，故后阶段反应 时发热少，温升低，易控制，泡沫稳定。
缺点：预聚法生产流程长，成本高，仅在一些特殊产品的 生产中采用
一步法
1958年底，美国莫贝公司和联碳公司采用了 催化活性高的三亚乙基二胺作为发泡催化剂，并 结合采用有机硅表面活性剂配方，开发了“一步 法”工艺技术。
生产工艺
块状发泡 模塑发泡 整皮模塑发泡 沫状发泡 喷涂发泡
块状发泡
发泡设备：块状发泡机
发泡过程：
计量 混合
注入 模板
加热 熟化
切割
聚氨酯
通常情况下，凡是在高分子结构主链上含有多 个氨基甲酸酯基团（－NHCOO－）的聚合物，统 称聚氨酯(polyurethane)。
聚氨酯树脂具有可发泡性、弹性、耐磨性、粘 接性、耐低温性、耐溶剂性以及耐生物老化性 等特点，因此用途十分广泛。
建筑, 24%
冰箱等制冷 机具, 5%
家具和床 垫, 26%
性能。 ■催化剂的用量可以影响：
◆反应速度 ◆脱模性能 ◆流动性 ◆脆性
3. 发泡剂 ➢ CO2：水与异氰酸酯反应生成
注意：该反应同时还生成聚脲结构的聚合物， 导致泡沫塑料发脆。
➢ 低沸点氟碳化合物
4. 稳定剂（表面活性剂） 常用硅酮型表面活性剂。
特征： ■在发泡过程中，降低化学系统内的表面张力 ■在发泡过程中，稳定化学系统 ■控制泡孔的大小和形状 ■控制泡孔的闭孔率 ■影响泡沫的流动性 ■对泡沫的物理性能起重大的影响
涂料、胶粘 剂和密封 剂, 19%
鞋用, 6% 汽车弹性体 汽车模塑泡和RIM, 7% 沫, 13%
2010年
第一节 聚氨酯泡沫塑料
多元醇
+ 发泡剂
异氰酸酯
2种液体组份
+ 多元醇：聚酯或聚醚（白料） 发泡剂
异氰酸酯(黑料）
聚氨酯泡沫
发泡基本原理
聚氨酯发泡过程是一个复杂的物理化学过程，它分发 泡反应和凝胶反应 ，一方面是化学反应，一方面是发泡 反应。发泡初期分子链不断增长，主要是线型分子，粘 度较小，泡沫流动性较好；反应放热量较大，发泡剂气 化快，使粘度较低的物料快速发泡，在凝胶出现之前充 满模具，出现凝胶时，大分子开始交联，物料粘度急剧 增大，发泡流动性降低 ，形成网状多孔的聚氨酯闭孔泡 沫。
（2）异氰酸酯 特征 ■含有-N=C=O基团的有机化合物 ■对聚氨酯泡沫性能起主要作用的物质之一 ■主要物理性质：
◆ -NCO含量 ◆官能度 ◆结构 ■异氰酸酯必须保存在干燥的环境下。 ■异氰酸酯可以与自身、醇类、多元醇和水发生反应。 ■对温度比较敏感，温度的变化会产生固体沉淀。
2. 催化剂：主要是叔胺类化合物 特征 ■影响反应的速度及产生特殊的性能。 ■不同类型或不同量的催化剂可能产生不同的
冰箱
建筑夹心板
冷藏集装箱
PU硬泡
PU泡沫层
管道保温
建筑保温
一、原料
1. 树脂 （1）聚酯或聚醚树脂 特征 ■含有多羟基的高分子量化合物 ■对聚氨酯泡沫性能起主要作用的物质之一 ■主要的物理特点：
◆ OHv(羟值) ◆官能度（指羟基） ◆粘度 ◆结构 ■聚酯或聚醚有很强的吸水性，所以必须保存在干燥 环境下。聚酯或聚醚一般不会自身发生反应
0
1998, 81.3
鞋用, 6%
1997, 56
汽车弹性体 汽车19模95塑, 4泡和8.R1IM, 7%
沫, 13%
1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002
年2份0 1 0 年
聚氨酯泡沫塑料的分类
按原料不同
聚酯型 聚醚型（应用较多）
5. 阻燃剂 三种方法： ➢ 将阻燃剂用机械方法混入聚氨酯泡沫塑料组分 ➢ 在聚合物链中引入阻燃的官能团 ➢ 将阻燃剂涂于聚氨酯泡沫塑料的表面
常用：磷酸三氯乙酯、亚磷酸盐。
6. 填料 常用填料：纤维素衍生物、玻璃纤维、石棉、
碳酸钙等。 ➢ 填料可改进某些性能并降低成本 ➢ 填料过多将增加混合物黏度
熟化 是指随着聚合物分子量的增加和剩余异氰酸 酯的消失达到最终机械性能的过程。高温熟化可 提高胺类化合物与异氰酸酯的反应常数，加速异 氰酸酯消失及多余催化剂挥发，温度一般控制在 45～60℃。
熟化目的：使聚合反应进行完全，聚合物分子量增 加，制品机械强度增加；多余催化剂挥发。
模塑发泡
由计量泵将各种液态物料按配方比例，通过混合 头混合均匀后定量地注入模具内，在模具内进行 反应发泡，熟化后取出即为模塑泡沫制品。
产量/万t
200
180
160
冰箱等制冷
140
机具, 5%
120
建筑, 24%
2002, 180.2 2001, 167.93
家具和床 垫, 26%
100
2000, 99.5
80
60
40
涂料、胶粘
20
wenku.baidu.com
1剂985和, 密3.封61 1981, 0.34剂1 , 1199%87, 5.85 1989, 8.5
异氰酸酯
异氰酸酯与 水
反应生成 CO2 +放热
发泡剂
异氰酸酯 + 多元醇
反应, +放热
发泡剂 气化, 泡沫膨
胀, 聚合物 形成
PU泡 沫, 闭孔
多元醇
液体状 态
时间: 0
气体生成, 颜色变化
乳白
膨胀,
泡沫上 升 拉丝
稳定,
上升终 止
不粘手
聚氨酯泡沫塑料
主要特征：多孔性、低密度、比强度高、无臭、透气性 好（软泡）、高绝热性（硬泡）、泡孔均匀、耐老化， 对金属、木材、玻璃、纤维等具有很强的粘附性。
按柔韧不同
软质 半硬质 硬质
软质聚氨酯泡沫塑料用途
1、座椅、沙发、头枕、床垫等
聚氨酯慢回弹枕头 汽车头枕
2、各种减震、包装垫材
3、密封条
4、其它 各种玩具、超柔软泡沫、网化泡沫、高吸水泡沫、吸音泡沫 等。
网化泡沫
吸音泡沫
硬质聚氨酯泡沫塑料用途
石油化工管路、贮罐等的隔热保温；油田输油管道的保温； 冷库、冷藏集装箱、冰箱、冰柜等的保温、绝热。还可用于 制造仿木家具；结构泡沫；汽车部件（门板、顶棚等）。
整体模塑发泡
在模塑时，使低密度的中心泡沫结构和高密度的光 滑表皮同时一次成型，这样就不需要另外粘结表皮。
注意事项： ➢ 常采用氟碳化合物作发泡剂，一般不采用异氰酸酯和
二、软质/硬质泡沫塑料的制造
制造方法：
1. 预聚体法（两步法） 应用：聚醚型聚氨酯泡沫塑料
2. 半预聚体法（较少采用）
3. 一步法（目前被普遍采用）
预聚体法（两步法）
优点：生成预聚体时已放出一部分反应热，故后阶段反应 时发热少，温升低，易控制，泡沫稳定。
缺点：预聚法生产流程长，成本高，仅在一些特殊产品的 生产中采用
一步法
1958年底，美国莫贝公司和联碳公司采用了 催化活性高的三亚乙基二胺作为发泡催化剂，并 结合采用有机硅表面活性剂配方，开发了“一步 法”工艺技术。
生产工艺
块状发泡 模塑发泡 整皮模塑发泡 沫状发泡 喷涂发泡
块状发泡
发泡设备：块状发泡机
发泡过程：
计量 混合
注入 模板
加热 熟化
切割
聚氨酯
通常情况下，凡是在高分子结构主链上含有多 个氨基甲酸酯基团（－NHCOO－）的聚合物，统 称聚氨酯(polyurethane)。
聚氨酯树脂具有可发泡性、弹性、耐磨性、粘 接性、耐低温性、耐溶剂性以及耐生物老化性 等特点，因此用途十分广泛。
建筑, 24%
冰箱等制冷 机具, 5%
家具和床 垫, 26%
性能。 ■催化剂的用量可以影响：
◆反应速度 ◆脱模性能 ◆流动性 ◆脆性
3. 发泡剂 ➢ CO2：水与异氰酸酯反应生成
注意：该反应同时还生成聚脲结构的聚合物， 导致泡沫塑料发脆。
➢ 低沸点氟碳化合物
4. 稳定剂（表面活性剂） 常用硅酮型表面活性剂。
特征： ■在发泡过程中，降低化学系统内的表面张力 ■在发泡过程中，稳定化学系统 ■控制泡孔的大小和形状 ■控制泡孔的闭孔率 ■影响泡沫的流动性 ■对泡沫的物理性能起重大的影响
涂料、胶粘 剂和密封 剂, 19%
鞋用, 6% 汽车弹性体 汽车模塑泡和RIM, 7% 沫, 13%
2010年
第一节 聚氨酯泡沫塑料
多元醇
+ 发泡剂
异氰酸酯
2种液体组份
+ 多元醇：聚酯或聚醚（白料） 发泡剂
异氰酸酯(黑料）
聚氨酯泡沫
发泡基本原理
聚氨酯发泡过程是一个复杂的物理化学过程，它分发 泡反应和凝胶反应 ，一方面是化学反应，一方面是发泡 反应。发泡初期分子链不断增长，主要是线型分子，粘 度较小，泡沫流动性较好；反应放热量较大，发泡剂气 化快，使粘度较低的物料快速发泡，在凝胶出现之前充 满模具，出现凝胶时，大分子开始交联，物料粘度急剧 增大，发泡流动性降低 ，形成网状多孔的聚氨酯闭孔泡 沫。
（2）异氰酸酯 特征 ■含有-N=C=O基团的有机化合物 ■对聚氨酯泡沫性能起主要作用的物质之一 ■主要物理性质：
◆ -NCO含量 ◆官能度 ◆结构 ■异氰酸酯必须保存在干燥的环境下。 ■异氰酸酯可以与自身、醇类、多元醇和水发生反应。 ■对温度比较敏感，温度的变化会产生固体沉淀。
2. 催化剂：主要是叔胺类化合物 特征 ■影响反应的速度及产生特殊的性能。 ■不同类型或不同量的催化剂可能产生不同的
冰箱
建筑夹心板
冷藏集装箱
PU硬泡
PU泡沫层
管道保温
建筑保温
一、原料
1. 树脂 （1）聚酯或聚醚树脂 特征 ■含有多羟基的高分子量化合物 ■对聚氨酯泡沫性能起主要作用的物质之一 ■主要的物理特点：
◆ OHv(羟值) ◆官能度（指羟基） ◆粘度 ◆结构 ■聚酯或聚醚有很强的吸水性，所以必须保存在干燥 环境下。聚酯或聚醚一般不会自身发生反应
0
1998, 81.3
鞋用, 6%
1997, 56
汽车弹性体 汽车19模95塑, 4泡和8.R1IM, 7%
沫, 13%
1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002
年2份0 1 0 年
聚氨酯泡沫塑料的分类
按原料不同
聚酯型 聚醚型（应用较多）
5. 阻燃剂 三种方法： ➢ 将阻燃剂用机械方法混入聚氨酯泡沫塑料组分 ➢ 在聚合物链中引入阻燃的官能团 ➢ 将阻燃剂涂于聚氨酯泡沫塑料的表面
常用：磷酸三氯乙酯、亚磷酸盐。
6. 填料 常用填料：纤维素衍生物、玻璃纤维、石棉、
碳酸钙等。 ➢ 填料可改进某些性能并降低成本 ➢ 填料过多将增加混合物黏度
熟化 是指随着聚合物分子量的增加和剩余异氰酸 酯的消失达到最终机械性能的过程。高温熟化可 提高胺类化合物与异氰酸酯的反应常数，加速异 氰酸酯消失及多余催化剂挥发，温度一般控制在 45～60℃。
熟化目的：使聚合反应进行完全，聚合物分子量增 加，制品机械强度增加；多余催化剂挥发。
模塑发泡
由计量泵将各种液态物料按配方比例，通过混合 头混合均匀后定量地注入模具内，在模具内进行 反应发泡，熟化后取出即为模塑泡沫制品。
产量/万t
200
180
160
冰箱等制冷
140
机具, 5%
120
建筑, 24%
2002, 180.2 2001, 167.93
家具和床 垫, 26%
100
2000, 99.5
80
60
40
涂料、胶粘
20
wenku.baidu.com
1剂985和, 密3.封61 1981, 0.34剂1 , 1199%87, 5.85 1989, 8.5
异氰酸酯
异氰酸酯与 水
反应生成 CO2 +放热
发泡剂
异氰酸酯 + 多元醇
反应, +放热
发泡剂 气化, 泡沫膨
胀, 聚合物 形成
PU泡 沫, 闭孔
多元醇
液体状 态
时间: 0
气体生成, 颜色变化
乳白
膨胀,
泡沫上 升 拉丝
稳定,
上升终 止
不粘手
聚氨酯泡沫塑料
主要特征：多孔性、低密度、比强度高、无臭、透气性 好（软泡）、高绝热性（硬泡）、泡孔均匀、耐老化， 对金属、木材、玻璃、纤维等具有很强的粘附性。
按柔韧不同
软质 半硬质 硬质
软质聚氨酯泡沫塑料用途
1、座椅、沙发、头枕、床垫等
聚氨酯慢回弹枕头 汽车头枕
2、各种减震、包装垫材
3、密封条
4、其它 各种玩具、超柔软泡沫、网化泡沫、高吸水泡沫、吸音泡沫 等。
网化泡沫
吸音泡沫
硬质聚氨酯泡沫塑料用途
石油化工管路、贮罐等的隔热保温；油田输油管道的保温； 冷库、冷藏集装箱、冰箱、冰柜等的保温、绝热。还可用于 制造仿木家具；结构泡沫；汽车部件（门板、顶棚等）。
整体模塑发泡
在模塑时，使低密度的中心泡沫结构和高密度的光 滑表皮同时一次成型，这样就不需要另外粘结表皮。
注意事项： ➢ 常采用氟碳化合物作发泡剂，一般不采用异氰酸酯和