汇总聚氨酯软泡配方重点

1、?前言汇总聚氨酯软泡配方重点ThismanuscriptwasrevisedbytheofficeonDecember22,2012聚氨酯软质泡沫塑料聚氨酯软泡系列产品主要包括块状？连续？海绵、离陋弹泡沫结皮泡沫、慢回弹泡沫、微孔泡沫以及半硬质吸能泡沫等。这类泡沫仍占聚氨酯产品总M的50%左右。应用面日渐扩大的一个大品种，它已涉及到国民经济的各个领域：家电、汽车、家装、家具、火车、轮船、航天等诸多领域。PU软泡自上世纪50年代问世以来，尤其是进入21世纪之后，不论技术上还是品种与产品产M上都有一个飞跃发展。突出的是：环保型PU软泡，即绿色聚氨酯产品；低V0C值PU软泡；低雾化PU软泡；全水PU

2、软泡；全MDI系列软泡；难燃、低烟、全MDI系列泡沫；反应型高分子M催化剂、稳定剂、阻燃剂以及防老剂等新品种助剂；低不饱和度、低单醇含M的多元醇；超低密度的优异物性的PU软泡；低共振频率、低传递性PU软泡；聚碳酸酯二元醇、聚£-己内酯多元醇、聚丁二烯二醇、聚四氢灰喃等特种多元醇；液态C0:忸泡技术、负压发泡技术等。？总之，新品种、新技术的出现，促进了PU软泡进一步发展。二、成泡原理：若要合成L理想的符合要求的PU软泡，必须了解泡沫体系的化学反应原理，才能选择合适的主辅原料与制造工艺。聚氨酯工业发展到今天，已不是仿制阶段，而是根据最终制品的性能要求，通过原料结构、合成技术手段，才能达到

3、，为此，掌握好成泡原理至关重要。聚氨酯泡沫塑料在合成过程中参与化学变化，影响泡沫结构性能的变化因素较复杂，其中不仅涉及异和酸酯与聚聪（酯）醇.水之间的化学反应，而且也涉及到起泡的胶体化学，英化学反应有扩链、起泡与交联等过程。它又与参加反应的物质结构、官能度、分子量等均有影响*一般聚氨酯泡沫塑料合成的总反应可用下面公式表示：但实际情况较为复杂，现就重要反应归纳如下：K扩链多官能度的异氛酸酯与聚辘（酯）醇，尤其是二官能度化合物，具扩链按下式进行：发泡体系中，一般异商L酸酯用M是大于含活泼氢化合物的，即所讲的反应指数是大于1,通常取1.05,所以发泡过程中扩链最终产品末端应是异氟酸酯基团。扩链反应是

4、PU泡沫的主反应，是物性：机械强度、神长率、弹性等关键。2、起泡反应起泡作用在制备软泡中非常重要，尤其在合成低密度制品时更为突出。一般起泡作用有二种：利用反应热汽化低沸点绘类化合物，如HCFC-141b、HFC-134a.HFC-365mfc、环戊烷等达到起泡U的，另一类是利用水与异氛酸酯之间化学反应产生大MC0:气体发泡：在无催化剂存在下，水与异氛酸酯的反应速率缓慢。而胺类与异龟酸酯反应速率相当快，为此，以水作发泡剂时带来大量刚性链段，极性大的腺类化合物，它影响泡沫制品的手感、回弹？性及耐热性，为要生产出物性优异而密度低的泡沫，必须提高聚碰（酯）醇的分子量及主链的柔软度。3.凝胶作用凝胶反应

5、也称交联固化反应，在发泡过程中凝胶作用是非常主要的，凝胶作用过早过晚都会导致泡沫制品质M下降或变为废品。最理想状态是扩链、起泡反应与凝胶反应达到平衡，否则会出现泡沫密度偏大或塌泡。在发泡过程中有三种凝胶作用：1） .多官能度化合物之凝胶一般，三官能度以上的化合物反应，均能形成体型结构化合物。我们在生产聚氨酯软质泡沫塑料时采用的是三官能度以上的聚日迷多元醇。最近开拓全MDI体系中也掺用化$2.5的多异鼠酸酯以提高低密度泡沫的承载能力，这些均是形成三相交联结构的基础：值得注意的是，交联点之间的分子量大小，直接反映出泡沫塑料之交联密度。也就是讲，交联密度大，制品的硬度高.机械强度好，但泡沫的柔软性差

6、.回弹性与伸长率低。软泡的交联点之间分子M（Me）为2000-2500,半硕泡处在700-2500之间。2） .缩二豚的形成以水为起泡剂时，相应产生眠键化合物，水M越多，服键也越多，它们在高温下会进一步与过剩的异氤酸酯反应生成三相结构的缩二眠键化合物：3）、豚基甲酸酯之形成另一类交联反应是氨基甲酸酯主链上的氢，在高温下进一步与过剩的异氯酸酯反应生成三相结构的腺基甲酸酯键:缩二服化合物与腺基甲酸酯化合物的形成，对发泡体系是不理想的，因为这两种化合物的热稳左性差，高温分解*所以人们在生产中控制好温度及异包酸酯指数是至关重要。三.化学计算聚氨酯合成材料是一种可从原料一步合成聚合物制品的高分子合成材料

7、，也就是讲，制品的物性可宜接通过改变原料规格、组成配比进行人为调节。所以，如何正确的应用高分子合成原理，建立简便的计算公式对提高聚氨酯产品质M甚为重要。1 .当M值所谓当M值（E）是指一个化合物分子中单位官能度（f）所相对应的分子M（Mn）;诸如，聚日迷三元醇的数均分子M为3000.则其当M值：常用的交联剂M0CA,即4,4'-亚甲基双（2氯基胺），其相对分子质M267,在分子中虽然有4个活性氢，但参与异氛酸酯反应的仅有2个氢原子，所以其官能度f二2在聚日迷或聚酯多元醇之产品规格中，各公司只提供疑值（0H）数据，所以，以疑值宜接计算当M值较为实用：值得提醒的是，产品官能度之实测很费时，

8、加上副反应诸多，往往三元醇聚日迷（酯）等实际官能度不等于3,而是2.7-2.8之间，所以，推荐使用（2）式，即疑值计算为好！2、异氤酸酯的需要M凡是活性氢之化合物均能与异鼠酸酯反应，根据等当M反应原理，准确讣算配方中的各组份消耗异氤酸酯的用M是PU合成中之常事：式中：Ws异氤酸酯用MWp一聚日迷或聚酯用MEp一聚日迷或聚酯出MEs一异氤酸酯当MINCO/-OH之摩尔比值,即反应指数ps一异锹酸酯之纯度从所周知，入成一定co值的预聚体或半预聚体时，其所需的异氛酸酯用M与聚高隹的实际用M及最终预聚体所要求的NCO含M有关，经归纳：式中：D预聚体中C0基得质M分数42NCO的当M值在当今全MDI体系

9、泡沫中，一般是掺用高分子M聚0迷改性MDI合成半预聚体，其NCO%处于25八29%之间，所以公式（4）是非常有用的。另推荐一个交联密度相关的交联点之间的分子M计算公式，在设计配方中非常有用。不论是弹性体或高回弹泡沫，其弹性大小宜接与交联剂多少相关：式中：此一一交联点间的数均分子ME5一一交联剂之当M值W5交联剂之用HWv预聚体的用MDNCO含M四、原料聚氨酯原料分为三大类：多元醇化合物、多异置L酸酯化合物以及助剂。其中多元醇与多异氛酸酯是构成聚氨酯之主体原料，助剂是辅为聚氨酯制品之特殊性能的化合物。（一）S多元醇化合物凡在有机化合物结构中具有疑基类之化合物均属有机多元醇化合物。其中应用于聚氨酯

10、泡沫塑料的最普遍的是聚日迷多元醇及聚酯多元醇二种。1、聚醯多元醇它以石化工业原料：环氧丙烷、环氧乙烷为基础，与二、三官能度含氢化合物为起始剂，经KOH催化聚合而成的，平均分子M处在1000八7000的齐聚化合物。一般，普通软泡聚口迷多元醇分子M在1500八3000范围，羟值：56"110mgK0H/g之间。高回弹聚日迷多元醇分子M在4500八8000之间，疑值：2r36mgK0H/g之间。俏得邛出的：沂几年最新开拓的几个大品种聚眯多元醇对樨高聚氨酉旨软泡的物件、降低密度很有好处。聚合物接枝聚辘多元醇（POP）,它可提高PU软泡的承载能力、降低密度、提高开孔度、防止收缩大有帮助，用M也

11、与日俱增。聚腺聚醴多元醇（PHD）:该聚醯功能似聚合物聚日迷多元醇，可提高泡沫制品硬度、承载能力、促进开孔性，也增加初凝速度、降低催化剂用M并使泡沫的耐燃性能增加，MDI系列泡沫具有自熄性，在欧洲地区应用较广。难燃级聚合物聚醯多元醇：它是含氮系芳炷聚合物接枝聚醯多元醇，不仅可提高泡沫制品的承载性、开孔性、硬度等特性，而且山它合成的PU座垫具有高的阻燃度：氧指数高达28%以上、低发烟MW60%低火焰蔓延速度，是汽车.火车、家具制做座垫的绝好材料。低不饱和度聚艇多元醇：山于它采用双锹金属络合物（DMC）为催化剂，合成的聚日迷内不饱和双键含M低于0.010mol/mg,也就是讲，它含单醇化合物低，即

12、纯度高，导致山它为基合成的HR泡沫回弹率和压缩变定性能更为优越，撕裂强度、压陷因子都好。最近发展起来的低共振频率、6Hz低传输率的车用座垫泡沫，非常优秀。氢化聚丁二烯二醇，这种多元醇国外近期应用于PU泡沫制品中极大的提高泡沫的物理性能，尤其是耐候性、耐湿热压缩变定等多年存在难题，以致车用座垫等应用于非洲热带地区。高氧化乙烯含M的聚目迷多元醇，一般高活性聚醴多元醇为提高聚醴反应活性，在合成中于末端加入15八20%E0上述聚醴是E0M高达80%、P0M反而低于40%,它是研制全MDI系列PU软泡的关键，应引起业界人士重视。具有催化活性的聚醯多元醇：主要在聚醯结构中引入具催化性能的叔胺基团，或金属离

13、子。H的是减少发泡体系的催化剂用减少泡沫制品的VOC值及低雾化性。端氨基聚醯多元醇：该聚醴的催化活性最大，反应时间短、脱模快，制品的强度（尤其是早期强度）、脱模性、耐温性、耐溶剂性均有极大提高，施工温度降低、范SI加宽，是一个很有前L的新品种。2、聚酯多元醇早期聚酯多元醇均指己二酸系聚酯多元醇，最大市场是微孔泡沫，应用于鞋底。近儿年相继出现新品种，扩大工聚酯多元醇在PUF的应用面。I芳炷二竣酸改性己二酸系聚酯多元醇：主要是将邻苯二中酸或对苯二中酸部分替代己一聚酯多元醇，能使制品的早期强度提高，改善耐湿性及硬度等同时降低成本。聚碳酸酯多元醇：该类产品可极大的改善泡沫制品的耐水解性、耐候性，提高耐

14、温与硬度，很具前景的品种?聚乙己内酯多元醇：山它合成的PU泡沫耐温性、耐水解性、耐磨性非常优良，一些高性能制品非它莫属。芳炷系聚酯多元醇：它早期是综合利用废涤纶产品而开发的，大多应用于pu硕泡，现时推广到PU软泡，也值得关注。3、其他凡具有活性氢的化合物，均可应用于PUFo根据市场变化及环保要求，充分利用农村产品，合成可生物降解的pu软泡，是势在必行。离麻油系多元醇：这类产品应用于PUF较早，大多数是未改性纯ft1麻油制成半硕泡，本人建议应用酯交换技术，各种大分子M醇引进篦麻油合成各种规格衍生物，可制成各种软硬度PUF.植物油系列多元醇：近期受石油价格影响，这类产品发展很快。口前已工业化的大多

15、是大豆油、棕栅油系列产品，也可用棉籽油或动物油之类开拓系列产品，即可综合利用，降本，又可生物降解.环保。（二）.多异氨酸酯聚氨酯软泡生产中常用的是TDI与MDI二大类异置L酸酯，其中派生出的TDI/MDI混合类也广泛应用于HR系列。山环保要求，汽车行业对泡沫制品的VOC值要求很低，所以，在PU软泡中已广泛推行纯MDI、粗MDI以及MDI改性品为主体PU软质制品。、液化MDI纯4,4'-MDI室温为固体，所谓液化MDI是指经各种改性的MDI,室温下为液体，具中可以液化MDI之官能度了”它是属于哪种某团改性的MDIo氨基甲酸酯改性的MDI,官能度为2.0;碳化二亚胺改性的MDI,官能度为2

16、.0;二氮环丁酮亚胺改性的MDI,官能度为2.2;氨基甲酸酯和二氮环丁酮亚胺改件的MDI,官能度为2.Io这类产品绝大多数应用于模塑制品，如HR、rim、自结皮泡沫以及鞋底等微泡。2、MDI-50它是4,4'-MDI与2,4'-MDI之掺合物，由于2,4'-MDI熔点低于室温，约15。所以MDI-50贮存于常温是液体，很好使用，要注意2,41-MDI的空间位阻效应，它反应性较4,4'体低，可用催化剂调节之。3,粗MDI即PAPI它的官能度在2.5?2.8之间，一般应用于硬泡，近儿年国内由于价格因素，也见应用于软泡市场，但要注意，因它官能度高，在配方设计时，减少交

17、联剂，或增加内增塑成份。（三八助剂K催化剂催化剂对聚氨酯泡沫作用很大，有了它，才能实现室温快速生产。催化剂中主要二大类：叔胺类及金属类催化剂，如三乙烯二胺、五甲基二乙烯三胺、甲基咪醴、人-1等均属叔胺类催化剂，而辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡、醋酸钾、辛酸钾、有机钳等属金属类催化剂。现时，开发出各种延迟型、三聚型、复配型、低V0C值型催化剂，也均是以上各类催化剂为基础的。诸如,气体产品公司的Dabco系列产品，其基础原料是三乙烯二胺:Dabco33LV三乙烯二胺含33%/二丙二酹含67%DabcoR8020三乙烯二胺含20%,/DMEASO%DabcoS25三乙烯二胺含25%/T二醇75%Dabc

18、o8154三乙烯二胺/酸延迟催化剂DabcoEG三乙烯二胺含33%/乙二醇67%DabcoTMR系列三聚作用Dabco8264复配块泡、平衡型催化剂DabcoXDM低气味型催化剂在从多催化剂条件下，首先要了解各种催化剂特性，它们的作用原理以求得聚氨酯体系的平衡，即发泡速度与凝胶速度之间平衡；凝胶速度与开泡率平衡，起泡速度与物料流动性平衡等。金属催化剂均属于凝胶类催化剂，常规的锡类催化剂的凝胶作用很强，但其缺点是不耐水解及耐热老化性差。最近出现的有机钳类催化剂应引起注意，它不仅具锡催化剂之功能，而且耐水解、耐热老化性好，很适合配组合料。2、泡沫稳定剂它起着乳化泡沫物料，稳定泡沫和调节泡孔的作用，

19、并增加各组份的互溶性，有助于气泡的形成，控制泡孔的大小及均匀性，促使泡沫张力之平衡，使泡孔壁具有弹性，以留住泡孔，防止塌泡。虽然泡沫稳定剂用M不多，但对PU软泡的泡孔结构、物理性能、制造工艺都有着重大影响。现时国内采用的均是耐水解型有机硅/聚氧化烯绘目迷嵌段齐聚物，山于应用于不同的泡沫体系，具憎水段/亲水段比例不同，嵌段结构尾端链节变化均不一样，生产出各种泡沫制品用的硅稳定剂。所以在选用泡沫稳定剂时一定要了解其功能与作用，切勿忘，莫乱用，造成不良后果。诸如，软泡硅油不能应用于高回弹泡沫，否则会造成泡沫收缩，高回弹硅油不能应用于块状软泡，否则会引起塌泡。由于环保需要，汽车、家具行业要求低雾化、低

20、VOC值产品，各公司相继开发出低雾化、低VOC值泡沫稳定剂，如气体产品公司推出的DabcoDC6070,是TDI体系低雾化硅油；DabcoDC2525是MDI体系低雾化硅油。3,发泡剂PU软泡用发泡剂主要是水为主体，其他物理发泡剂为辅。在块状泡瀑生产中，考虑低密度制品中水M大，往往超4?5>100份会引起泡沫内部温度上升，超过1701180。国皎泡沫自燃，必须采用低沸点坯类发泡剂，一者协助降密度、二者将大M反应热移走。早期采用水/F11相结合，山于环保问题，禁用F11,现时大多采用过渡性水/二氯甲烷系列产品，及水/HCFC-141b系列。因二氯中烷系列产品也对大气污染，属过渡性质，而HF

21、C系列产品：HFC-245fa,-356mfc等或环戊烷系列制品，均属环保型，但前者价格高、后者易燃，所以人们为了适应降低度需要，推出新工艺、负压发泡技术，强制冷却技术及液态CO:技术来解决，口的是降低水M或降低泡沫内部温度。本人推荐块泡生产用液态CO:技术，对中小型企业较为适合。在LCO,技术中，4份LCO:相当于13份MC所起作用。生产不同密度的泡沫所用水M和液态CO：的关系泡沫密度，kg/m3LCOx质M份等效的MC,质M份13.34.86.520.015.24.55.015.316.04.54.012.317.33.94.313.127.72.52.06.24.阻燃剂阻燃、防火是人们一

22、宜关注的，我国新公布的公共场所阻燃制品及组件燃烧性能要求及标准GB20286-2006中有新的对阻燃性有更高要求，对于阻燃一级泡沫塑料要具：a）.热释放速率峰值八250KW/m:;b）、平均燃烧时间W30s,平均燃烧高度W250mm;c）、烟密度等级（SDR）W75;d）、产烟毒性等级不低于2A2也就是讲：要考虑阻燃、低烟、低烟毒性三个因素。为选用阻燃剂提出更高要求，根据以上标准本人认为：最好选择能结炭层厚、释放无毒或低毒性烟雾之品种。口前较为合适的是磷酸酯系大分子M阻燃剂，或无卤素芳坯耐温高的杂环族品种等，国外近儿年开发出膨胀石墨型阻燃FU软泡，或氮杂环系阻燃剂是很对的。5.其他其它助剂主要

23、包括：开孔剂、交联剂、防老剂、防雾剂等等，选用时，应考虑助剂对PU制品性能影响外，还应考虑它的毒性、迁移性、配伍性等问题。五.制品为了进一步了解PU软泡的配方与性能之间关系，现介绍儿组有代表性实例，供参考：1、块状聚醯型PU软泡典型配方与性能聚日迷三元醇lOOpbwTDI80/2046.Opbw有机锡催化剂0.4pbw叔胺催化剂0.2pbw有机硅泡沫稳定剂1.Opbw水3.6pbw助发泡剂0'12pbw性能：泡沫密度，kg/m322.4抗伸强度，kpa96.3伸长率，%220撕裂强度，N/m385压缩变定，50%690%6成穴负荷，kg（38cmX35.6cmX10cm）变形25%13

24、.665%25.6落球回弹，%38近儿年，一些企业为了满足市场的需要，往往生产起低密度（10kg/W）左右的泡沫，在生产超低密度软泡时，并不是单纯增加发泡剂及助发泡剂就可以做到的，还必须有相对高稳定性硅表面活性剂及催化剂配合。生产低密度超低密度软泡参考配方：名称中密度低密度超低密度洋经箱式洋经箱式箱式聚瞅多市醇、一、100100100100100水3.03.04.55.56.6A-33催化剂0.20.20.20.250.18硅表面活性剂B-8U01.01.21.11.93.8辛酸亚锡0.250.280.350.360.40助发泡剂7.57.512.515.034.0TDI80/2041.444

25、.056.073.0103.0密度，kg/m323.023.016.514.08.0圆柱泡沫配方：EO/PO型聚日迷多元酹（0H:56）lOOpbw水6.43pbwMC发泡剂52.opbw硅表面7M生剂L-6286.50pbw催化剂A2300.44pbw辛酸亚锡D190.85pbwTDI80/20指数0.99用U139pbw泡沫密度，kg/m7.52、液态CO2助发泡剂制低密度泡沫聚日迷三元醇（Mn3000）100100水4.95.2液态C0253.3硅表面活性剂L6311.51.75B8404胺系催化剂A1330.280.30辛酸亚锡0.140.17阻燃剂DE60F014TDI80/20指数

26、110112泡沫密度，kg/m31616典型机发配方如下：聚日迷三元醇（Mn3000）lOOpbw水4.OpbwLC04.05.5pbw催化剂A330.25pbw硅表面活性剂SC1551.35pbw辛酸亚锡D190.20pbwTDI80/20指数110泡沫密度，kg/m314.0八16.53、全MDI低密度聚氨酯软泡软弧PU模塑泡沫广泛应用于汽车座垫的生产。降密度而不影响物性是开发的H标。配方：高活性聚日迷（0H:26,30mgK0H/g）80pbw聚合物多元醇（0H:23?27mgK0H/g）20pbw交联剂03pbw水4.Opbw胺类催化剂A-332.8pbw硅油表面活性剂B87161.O

27、pbw|mDI指数90pbw性能：泡沫中心密度34.5kg/m3硬度ILD25%15.Okg/314cm:撕裂弓M度0.8kg/cm抗张强度1.34kg/cm:伸长120%回弹率62%I永久压缩变定（干）5.0%（湿）13.5%4、低密度、全MDI环保型车用座垫采用纯MDI的同系物：M50即4,4，MDI50%2,4，MDI50%的产品，可以室温发泡，提高流动性，降低制品密度，减轻车辆重是很具发展前景的产品：配方：高活性聚日迷多元醇(0H:28mgK0H/g)9opbw310助剂*5pbwDabco33LV0.3pbwDabco81540.7pbw硅表面7§性剂B41130.6pbw

28、ATO.Ipbw水3.5pbwM5050pbw异氤酸酯指数88物性：拉丝时间(s)62上升时间(s)98自由泡密度，kg/m332.7压缩载荷挠曲，kpa:40%l.5伸长率，%180撕.强度，N/m220|注：*310助剂：我所有售，是特殊的链增长剂。5、高回弹乘坐舒适的PU泡沫最近，市场需求泡沫座垫物性不变，但人们长时间坐车不疲劳、不晕车的高质M座垫。经过研究，人体内部器官，尤其是胃脏等在6Hz左右频率，若引起共振会引起反胃、呕吐等现象。一般高回弹泡沫在6Hz下之振动传递性在1.P1.3,也就是讲，当车辆运行中，不仅没有减弱反而增加，有些配方制品可减振到0.8'0.9。现推荐一个产

29、品配方，具6Hz振动传递性为0.5八0.55水平。配产高活性聚日迷多元醇(Mn6000)lOOpbw硅表面7M生剂SRX-274C1.Opbw叔胺催化剂，MinicoL-10200.4pbw叔胺催化剂，MinicoTMDAO.15pbw水3.6pbw异氤酸酯预聚体(NC09429.7%)INDEX100物磐性能：整体密度，kg/m,48.025%ILD,kg/314cm219.9回弹，%745。%压缩强度，(干)1.9(渝)2.56Hz振动传递性0.556、慢回弹或粘弹泡沫所谓慢回弹PU泡沫是指泡沫受外力作用变形后，泡沫不是立马恢复原形，而是缓慢恢复，且无残面变形之泡沫。它具有优异的缓冲、隔音

30、、密封等性能。可应用于汽车发动机的噪音防治、地毯底衬、儿童玩具及医疗用枕等。实例配方：高活性聚日迷(0H34)40'60pbw聚合物聚晔(0H28)60"40pbw交粘剂ZY-108*80100pbwL-5801.5pbw催化剂1.旷2.5pbw水1.6、2?2pbw异鼠酸酯index桦1.05pbw注：*ZY-108,多官能低分子M聚日迷之复配物*PM-200.液化MDI-100之掺合物，均为万华产品物呼:泡沫密度，kg/m3150A165硬度，邵氏A18、15撕裂强度，kN/mO.87八0.76伸长率，%90130回弹率，9'7复原时间，秒厂107、耐挠曲疲劳百万次聚醉型自结皮微孔泡沫