聚氨酯发泡基本原理.doc

南京长三角防水保温材料有限公司氨酯发泡基本原理作者：史章华绪言：聚氨酯是由异氰酸根( R-NCO )并氰酸酯与氢氧根(R- OH) 聚醚多元醇反应结合后形成的 R - NCO - R。OH应后产品的性能则决定于 R，R两个分子基组及分子间的聚合程度.于是就产生了各种有发泡的、有不发泡的、软的、硬的成品。了发生反应的两样基础原料，当然还少不了助剂来调解控制反应的过程与速度，它们就是：1.1. 催化剂。广义说有两种：氨催化剂负责调节早期反应速度( 亦即乳白时间)。锡催化剂调节后期反应速度(亦即胶化或亦称拔丝时间)硅油。众所周知，清水吹不起泡，但肥皂水却能，这是因为肥皂水的表面张力小才能出泡来，要使混合液发泡，就必须对表面张力严加控制。1.3. 架链剂。上文提过的 R-NCO-OH-R是一个分子。 必须要适当的串连及并连成高分子才能呈现好性能。1.4.阻燃剂,聚氨酯是有机原料，遇火燃烧是必然的，为了提高泡的阻燃性有必要加入燃剂。飞机上的座垫，及宾的床垫都规定了很高的阻燃性.发泡剂。当异氰酸酯与水反应后，就会释放出二氧化碳CO2这就是发泡的原动力。.此同时，亦产生尿素这是个很硬的分子太多了会影响成形泡的性能。获得更大的发泡量，就要借重于非反应式的发泡剂， Rll是一种冷媒,点是24 0 C 是一种广泛使用的发泡剂。原料必须恒温于20 220C(低过Rll的沸点)，混合反应后，发出的热使 Rll沸腾，于是发起泡来. 由于真正发生化学反应的原材料只是异氰酸酯与聚醚多元醇，所以大多数的原料供应商都把全部的原材料概分为两种。第一种就是异氰酸酯R-NCO，俗称黑料-因为异氰酸酯沾上手后,会形成黑斑，几日不散。第二种就是把其他的原料，如聚醚多元醇、催化剂、硅油、架链剂、阻燃剂、发泡剂照比例预混好后，称为组合聚醚多元醇，或称白料。常有人喜欢用英文字母 A组份、B组份来称呼异氰酸酪与多元醇。如果你也想这么称呼,你必须要很小心，确定你的交谈对象是具有同样的认识。因为在国外，A、B 组份的真正身份，这么多年来，还未能达致共识。在交谈时张冠李戴，大不了只是出点误会，稍作解释就是了。但是在车间里，黑白料互混可以使整个设备内部发泡，造成不可收拾的残局。停产不在话下，设备报废可就严重了。聚氨酯-PUR-知识介绍聚氨酯(PUR)是由异氰酸酯与多元醇反应而制成的一种具有氨基甲酸酯链段重复结构单元的聚合物。聚氨酯弹性体用各种助剂的基础知识助剂是橡胶工业的重要原料，用量虽小，作用却甚大，聚氨酯弹性体从合成到加工应用都离不开助剂，按所起作用的不同，可分合成体系、改性及操作体系、硫化体系及防护体系四类助剂。 1 合成助剂 1.1 催化剂及阻聚剂 在聚氨酯弹性体的合成中，为了加快主反应的速度，往往需要加入催化剂，常用的催化剂有叔胺和有机锡两类，叔胺类有三乙烯二胺、三乙胺、三甲基苄胺、二甲基乙醇胺、吗啡啉等，其中以三乙烯二胺最重要；有机锡类有辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡等。此外，还有有机汞、铜、铅和铁类，以有机铅、汞最为重要，如辛酸铅和乙酸苯汞等。有机二元酸，如己二酸、壬二酸可作为聚醚型聚氨酯浇注橡胶的催化剂。 胺类催化剂多用于泡沫配方中的成泡反应，在聚醚体系中，胺和锡类催化剂并用可获得最佳的泡孔结构。 有机锡类催化剂通常催化HO和NCO反应过程，可避免OH的副反应，该类催化剂除提高总的反应速率外，还能使高分子质量多元醇与低分子质量多元醇的反应活性趋于一致，从而使制得的预聚物具有较窄的分子质量分布和较低的粘度。 使用催化剂对弹性体最终制品的性能是有不良影响的，主要影响高温性能和耐水解性。 阻聚剂以酸类、酰氯类使用较多，酸类使用最多的氯化氢气体，酰氯类有苯甲酰氯、己二酰氯等。 1.2 扩链剂和扩链交联剂 在聚氨酯弹性体的合成中，扩链剂是指链增长反应必不可少的二元醇类和二元胺类化合物；而扩链交联剂指的是既参与链增长反应，又能在链节间形成交联点的化合物，如三元醇和四元醇类、烯丙基醚二醇等。浇注型聚氨酯弹性体除烯丙基醚二醇不适用外，其他扩链或扩链交联剂都可以使用，热塑性聚氨酯弹性体仅使用二醇类；混炼型聚氨酯弹性体既可使用二醇也可用烯丙基醚二醇类。一般低分子质量的脂肪族二元醇和芳香族二元醇都可以作为扩链剂，脂肪族二元醇有乙二醇、丁二醇和己二醇等，其中最重要的是1，4-丁二醇（BDO），在制备热塑性聚氨酯时用得最多，它不仅起扩链作用，还可调整制品硬度。在芳香族二元醇中，较重要的是对苯二酚二羟乙基醚（HQEE），其结构式是： 它能提高聚氨酯弹性体的刚性和热稳定性；另一种芳族二醇是间苯二酚二羟乙基醚（HER），它能最大限度地维持弹性体的持久性、弹性和可塑性，而同时又可将收缩率限制到最小。HER与HQEE都具有芳香族扩链剂的优点且不污染环境，但当使用温度稍微下降时，HQEE有迅速结晶的趋势，因而限制了它的应用，若将HER与HQEE混合使用，既可解决结晶问题，还能改善制品的机械性能。 一般使用的二元胺类扩链剂都是芳香族的，最常用的是3，3-二氯-4，4 二苯基甲烷二胺（MOCA），其结构式为： 苯环上的氯原子取代基降低了氨基与异氰酸酯的反应速率，从而延长了釜中寿命，这对于手工浇注聚氨酯弹性体制品是极其重要的。其他一些二胺，如3，3-二氯-聚联二胺、4，4-二苯基甲烷二胺、联苯二胺和三嗪二胺等也可以作为聚氨酯弹性体合成中的扩链剂等。扩链交联剂有三醇、四醇类及烯丙基醚二醇类，三醇四醇中常用的有丙三醇、三羟甲基丙烷、1，2，6-己三醇和季戊四醇等，它们与异氰酸酯反应，生成氨基甲酸酯交联；烯丙基醚二醇类化合物中常用的有：-烯丙基甘油醚（-Age）、三羟甲基丙烷烯丙基醚和缩水甘油烯丙基醚，前两个化合物可在合成聚酯时加入，将烯丙基引入聚酯主链上；也可在合成生胶时加入，烯丙基引入生胶主链上。在聚醚生产中，这三种化合物都可使用。 2 改性及操作助剂 此类助剂中有的能改进制品性能和外观，有的可改