1、聚醚
聚醚作為主要原料,與異氰酸酯反應(yīng)生成氨基甲酸酯,是泡沫制品的骨架反應(yīng)。在官能度相同的情況下,分子量增加時,泡沫的拉伸強(qiáng)度、伸長率和回彈性提高,同類聚醚的反應(yīng)活性下降;在當(dāng)量值(分子量/官能度)相同的情況下,官能度增加,則反應(yīng)相對加快,生成聚氨酯的交聯(lián)度提高,泡沫硬度隨之提高,伸長率下降。多元醇的平均關(guān)能度應(yīng)在2.5以上,若平均關(guān)能度太低,泡沫體在受壓后回復(fù)性較差。
若聚醚用量多,相當(dāng)于其他原料(TDI、水、催化劑等)減少,易造成泡沫制品開裂或塌泡。
若聚醚用量少,泡沫制品偏硬、彈性降低,手感不好。
2、發(fā)泡劑
一般在制造密度大于21的聚氨酯塊泡時,只使用水(化學(xué)發(fā)泡劑)做發(fā)泡劑,在低密度配方或超軟配方中才使用二氯甲烷(MC)等低沸點(diǎn)化合物(物理發(fā)泡劑)作輔助發(fā)泡劑。
輔助發(fā)泡劑會使泡沫的密度及硬度下降,由于它的氣化吸收了部分反應(yīng)熱會使固化減慢,需增加催化劑用量。由于吸收熱量,避免了燒芯的危險。 uc;,JX!bN
發(fā)泡能力可用發(fā)泡指數(shù)(100份聚醚所用水或水的當(dāng)量數(shù))來體現(xiàn):m---發(fā)泡劑用量
發(fā)泡指數(shù)IF=m(水)+m(F-11)/10+m(MC.)/9(100分聚醚)
水作為發(fā)泡劑與異氰酸酯反應(yīng)生成脲鍵并放出大量的CO2及熱量,是一個鏈增長反應(yīng)。
水量多,泡沫密度降低,硬度增加,同時泡孔支柱變小、變?nèi)酰档土顺休d能力,易塌泡、裂泡。消耗的TDI量增加,放熱量多,易燒心。若水量超過5.0份,則必須添加物理發(fā)泡劑以吸收部分熱量,避免燒芯現(xiàn)象的發(fā)生。
水量少,催化劑用量相應(yīng)減少,但密度增大 ""F'
3、甲苯二異氰酸酯
一般軟泡用TDI80/20,2,4和2,6異構(gòu)體的混合物??捎美鋮s法制備T100即純2,4TDI。
TDI用量=(8.68+m水×9.67)×TDI指數(shù)。TDI指數(shù)一般110-120。
異氰酸酯指數(shù)在一定范圍內(nèi)增大,則泡沫硬度增大,但達(dá)到某一點(diǎn)后硬度不再顯著增大,而撕裂強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度和伸長率下降,泡沫形成大孔,閉孔上升,回彈率下降,表面長時間發(fā)粘,熟化時間長,引起燒芯。
異氰酸酯指數(shù)低,會造成泡沫裂紋,回彈性差,強(qiáng)度差,壓縮永久變形較大,表面有潮濕感。
4、催化劑
胺:一般用A33其作用是促進(jìn)異氰酸酯和水的反應(yīng),調(diào)整泡沫密度、氣泡開孔率等,主要是促進(jìn)發(fā)泡反應(yīng)。
胺多:泡沫制品出現(xiàn)劈裂,泡沫中有孔或泡眼
胺少:泡沫出現(xiàn)收縮、閉孔,發(fā)出的泡沫制品底厚。
錫:一般用辛酸亞錫T-9;T-19是催化活性很高的凝膠反應(yīng)催化劑,主要是促進(jìn)凝膠反應(yīng),即后期反應(yīng)。
錫多:膠化快,粘度增加,回彈性差,透氣性差,造成閉孔現(xiàn)象。若適當(dāng)提高其用量可獲得松弛的良好開孔泡沫塑料,進(jìn)一步增大用量使泡沫逐漸變得緊密,以致收縮、閉孔。
錫少:凝膠不足,發(fā)泡過程造成劈裂。邊緣或頂部有開裂,并有脫坯、毛邊現(xiàn)象。
減少胺或增加錫都可以在氣體大量發(fā)生時增加聚合物氣泡膜壁強(qiáng)度,從而減少中空或開裂現(xiàn)象。
聚氨酯泡沫塑料是否具有理想的開孔或閉孔結(jié)構(gòu),主要取決于泡沫形成過程中的凝膠反應(yīng)速度和氣體]膨脹速度是否平衡。此平衡可通過調(diào)節(jié)配方中的叔胺催化劑以及泡沫穩(wěn)定及等助劑的種類和用量實(shí)現(xiàn)。
5、泡沫穩(wěn)定劑(硅油)
泡沫穩(wěn)定劑是一類表面活性劑,可使聚脲在發(fā)泡體系中良好分散,起著“物理交聯(lián)點(diǎn)”的作用,并能明顯提高泡沫混合物的早期粘度,避免裂泡。其一方面具有乳化作用,使泡沫物料各組分間的互溶性增強(qiáng),另一方面加入有機(jī)硅表面活性劑后可降低液體的表面張力r,氣體分散時所需增加的自由能減少,使分散在原料中的空氣在攪拌混合過程中更易成核,有助于細(xì)小氣泡的產(chǎn)生,調(diào)整泡沫氣孔大小,控制泡孔結(jié)構(gòu),提高發(fā)泡穩(wěn)定性;防止泡孔癟泡、破裂,使泡沫壁具有彈性,控制泡沫孔徑和均勻度。其在發(fā)泡初期穩(wěn)定泡沫,在發(fā)炮中期防止泡沫的并泡,在發(fā)泡后期使泡孔連通。一般發(fā)泡劑、POP用量越多硅油用量越大。
用量多:使后期泡沫壁彈性增加,不宜破裂,泡孔細(xì)。造成閉孔。
用量少:泡沫破裂,起發(fā)后塌泡,孔徑較大,容易并泡。
6、溫度的影響
聚氨酯的發(fā)泡反應(yīng)隨著物料溫度的上升而加快,在敏感的配方中將會引起燒芯和著火的危險。一般控制多元醇和異氰酸酯組分的溫度不變。發(fā)泡時泡沫密度降低料溫相應(yīng)提高。同樣配方,料溫相同夏季氣溫高,反應(yīng)速度加快,導(dǎo)致泡沫密度、硬度下降,伸長率增加,機(jī)械強(qiáng)度增加。夏季可適當(dāng)提高TDI指數(shù)以糾正硬度的下降。
7、空氣濕度的影響
濕度增加,由于泡沫中的異氰酸酯基部分與空氣中的水分反應(yīng),造成硬度下降,所以發(fā)泡時可適當(dāng)增加TDI用量。過大時會造成熟化溫度過高引起燒心。
8、大氣壓的影響
同樣配方,在海拔高的地方發(fā)泡,泡沫制品密度小。
注:
1、在泡沫塑料形成過程中,凝膠反應(yīng)與發(fā)泡反應(yīng)同在發(fā)生,但各
反應(yīng)間存在競爭,一般發(fā)泡反應(yīng)速度大于凝膠反應(yīng)速度。
凝膠反應(yīng)---氨基甲酸酯的形成反應(yīng),(與-OH的反應(yīng))
發(fā)泡反應(yīng)---指有水參加的反應(yīng),生成脲并產(chǎn)生氣泡
2、成核劑---引起氣泡形成的物質(zhì),如體系中微細(xì)固體顆粒、液體
泡沫穩(wěn)定劑或是本來溶解在物料中的細(xì)微氣泡等;包括溶解在多元醇和異氰酸酯中的空氣或氮?dú)狻⒍趸?、泡沫穩(wěn)定劑、炭黑等填料??墒菤怏w在物料中產(chǎn)生更多的氣泡;穩(wěn)定及越多生成的泡孔就越細(xì)。
發(fā)泡體系中形成的氣泡數(shù)量和泡沫塑料中泡孔的大小取決于外加成核劑的作用;成核劑多,氣泡多,泡孔小。
當(dāng)溫度升高時,氣體在液體中溶解度降低,因而會有更多的氣泡形成或使先前的起跑長大。乳白時間長,有利于大氣泡的生長。
增加催化劑量,可縮短乳白時間,由于凝膠反應(yīng)和氣泡形成的競爭反應(yīng)可得到細(xì)孔泡沫。
3、泡沫是否具有理想的開孔或閉孔結(jié)構(gòu),主要取決于泡沫形成過程中的凝膠速度和氣體膨脹速度是否平衡。這一平衡可以通過調(diào)節(jié)配方中的叔胺催化劑以及泡沫穩(wěn)定劑等助劑的種類和用量來實(shí)現(xiàn)。