聚氨酯軟泡配方匯總大全
                                                                           01

前言

聚氨酯軟泡系列產(chǎn)品主要包括塊狀.連續(xù).海綿、高回彈泡沫(HR)、自結(jié)皮泡沫、慢回彈泡沫、微孔泡沫以及半硬質(zhì)吸能泡沫等。這類泡沫仍占聚氨酯產(chǎn)品總量的50%左右。應(yīng)用面日漸擴(kuò)大的一個(gè)大品種，它已涉及到國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域：家電、汽車、家裝、家具、火車、輪船、航天等諸多領(lǐng)域。

　　PU軟泡自上世紀(jì)50年代問世以來，尤其是進(jìn)入21世紀(jì)之后，不論技術(shù)上還是品種與產(chǎn)品產(chǎn)量上都有一個(gè)飛躍發(fā)展。突出的是：
　　環(huán)保型PU軟泡，即綠色聚氨酯產(chǎn)品;低VOC值PU軟泡;低霧化PU軟泡;全水PU軟泡;全MDI系列軟泡;難燃、低煙、全MDI系列泡沫;反應(yīng)型高分子量催化劑、穩(wěn)定劑、阻燃劑以及防老劑等新品種助劑;低不飽和度、低單醇含量的多元醇;超低密度的優(yōu)異物性的PU軟泡;低共振頻率、低傳遞性PU軟泡;聚碳酸酯二元醇、聚ε-己內(nèi)酯多元醇、聚丁二烯二醇、聚四氫呋喃等特種多元醇;液態(tài)CO2發(fā)泡技術(shù)、負(fù)壓發(fā)泡技術(shù)等?！?br/>　　總之，新品種、新技術(shù)的出現(xiàn)，促進(jìn)了PU軟泡進(jìn)一步發(fā)展。
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發(fā)泡原理

若要合成出理想的符合要求的PU軟泡，必須了解泡沫體系的化學(xué)反應(yīng)原理，才能選擇合適的主輔原料與制造工藝。聚氨酯工業(yè)發(fā)展到今天，已不是仿制階段，而是根據(jù)終制品的性能要求，通過原料結(jié)構(gòu)、合成技術(shù)手段，才能達(dá)到，為此，掌握好成泡原理至關(guān)重要。
　　聚氨酯泡沫塑料在合成過程中參與化學(xué)變化，影響泡沫結(jié)構(gòu)性能的變化因素較復(fù)雜，其中不僅涉及異氰酸酯與聚醚(酯)醇、水之間的化學(xué)反應(yīng)，而且也涉及到起泡的膠體化學(xué)，其化學(xué)反應(yīng)有擴(kuò)鏈、起泡與交聯(lián)等過程。它又與參加反應(yīng)的物質(zhì)結(jié)構(gòu)、官能度、分子量等均有影響。
　　一般聚氨酯泡沫塑料合成的總反應(yīng)可用下面公式表示：
　

但實(shí)際情況較為復(fù)雜，現(xiàn)就重要反應(yīng)歸納如下：

01擴(kuò)鏈

多官能度的異氰酸酯與聚醚(酯)醇，尤其是二官能度化合物，其擴(kuò)鏈按下式進(jìn)行：圖片

　　發(fā)泡體系中，一般異氰酸酯用量是大于含活潑氫化合物的，即所講的反應(yīng)指數(shù)是大于1，通常取1.05，所以發(fā)泡過程中擴(kuò)鏈終產(chǎn)品末端應(yīng)是異氰酸酯基團(tuán)。
　　圖片

　　擴(kuò)鏈反應(yīng)是PU泡沫的主反應(yīng)，是物性：機(jī)械強(qiáng)度、神長率、彈性等關(guān)鍵。
02起泡反應(yīng)

起泡作用在制備軟泡中非常重要，尤其在合成低密度制品時(shí)更為突出。一般起泡作用有二種：利用反應(yīng)熱汽化低沸點(diǎn)烴類化合物，如HCFC-141b、HFC-134a、HFC-365mfc、環(huán)戊烷等達(dá)到起泡目的，另一類是利用水與異氰酸酯之間化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生大量CO2氣體發(fā)泡：　　在無催化劑存在下，水與異氰酸酯的反應(yīng)速率緩慢。
　　而胺類與異氰酸酯反應(yīng)速率相當(dāng)快，為此，以水作發(fā)泡劑時(shí)帶來大量剛性鏈段，極性大的脲類化合物，它影響泡沫制品的手感、回彈性及耐熱性，為要生產(chǎn)出物性優(yōu)異而密度低的泡沫，必須提高聚醚(酯)醇的分子量及主鏈的柔軟度。
03凝膠作用

凝膠反應(yīng)也稱交聯(lián)固化反應(yīng)，在發(fā)泡過程中凝膠作用是非常主要的，凝膠作用過早過晚都會(huì)導(dǎo)致泡沫制品質(zhì)量下降或變?yōu)閺U品。理想狀態(tài)是擴(kuò)鏈、起泡反應(yīng)與凝膠反應(yīng)達(dá)到平衡，否則會(huì)出現(xiàn)泡沫密度偏大或塌泡。

發(fā)泡過程中有三種凝膠作用：

01多官能度化合物之凝膠

      一般，三官能度以上的化合物反應(yīng)，均能形成體型結(jié)構(gòu)化合物。我們?cè)谏a(chǎn)聚氨酯軟質(zhì)泡沫塑料時(shí)采用的是三官能度以上的聚醚多元醇。近開拓全MDI體系中也摻用fn≥2.5的多異氰酸酯以提高低密度泡沫的承載能力，這些均是形成三相交聯(lián)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)：
　　值得注意的是，交聯(lián)點(diǎn)之間的分子量大小，直接反映出泡沫塑料之交聯(lián)密度。也就是講，交聯(lián)密度大，制品的硬度高、機(jī)械強(qiáng)度好，但泡沫的柔軟性差、回彈性與伸長率低。
　　軟泡的交聯(lián)點(diǎn)之間分子量(Mc)為2000-2500，半硬泡處在700-2500之間。
02縮兒脲的形成以水為起泡劑時(shí)，相應(yīng)產(chǎn)生脲鍵化合物，水量越多，脲鍵也越多，它們?cè)诟邷叵聲?huì)進(jìn)一步與過剩的異氰酸酯反應(yīng)生成三相結(jié)構(gòu)的縮二脲鍵化合物：
　　3)、脲基甲酸酯之形成
　　另一類交聯(lián)反應(yīng)是氨基甲酸酯主鏈上的氫，在高溫下進(jìn)一步與過剩的異氰酸酯反應(yīng)生成三相結(jié)構(gòu)的脲基甲酸酯鍵：
　　縮二脲化合物與脲基甲酸酯化合物的形成，對(duì)發(fā)泡體系是不理想的，因?yàn)檫@兩種化合物的熱穩(wěn)定性差，高溫分解。所以人們?cè)谏a(chǎn)中控制好溫度及異氰酸酯指數(shù)是至關(guān)重要。
　　
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化學(xué)計(jì)算

聚氨酯合成材料是一種可從原料一步合成聚合物制品的高分子合成材料，也就是講，制品的物性可直接通過改變?cè)弦?guī)格、組成配比進(jìn)行人為調(diào)節(jié)。所以，如何正確的應(yīng)用高分子合成原理，建立簡便的計(jì)算公式對(duì)提高聚氨酯產(chǎn)品質(zhì)量甚為重要

01 當(dāng)量值

所謂當(dāng)量值(E)是指一個(gè)化合物分子中單位官能度(f)所相對(duì)應(yīng)的分子量(Mn);
　　諸如，聚醚三元醇的數(shù)均分子量為3000，則其當(dāng)量值：
　　常用的交聯(lián)劑MOCA，即4，4’-亞甲基雙(2氯基胺)，其相對(duì)分子質(zhì)量267，在分子中雖然有4個(gè)活性氫，但參與異氰酸酯反應(yīng)的僅有2個(gè)氫原子，所以其官能度f=2
　　在聚醚或聚酯多元醇之產(chǎn)品規(guī)格中，各公司只提供羥值(OH)數(shù)據(jù)，所以，以羥值直接計(jì)算當(dāng)量值較為實(shí)用：
　　　值得提醒的是，產(chǎn)品官能度之實(shí)測很費(fèi)時(shí)，加上副反應(yīng)諸多，往往三元醇聚醚(酯)等實(shí)際官能度不等于3 ，而是2.7-2.8之間，所以，推薦使用(2)式，即羥值計(jì)算為好!

02 異氰酸酯的需要量

凡是活性氫之化合物均能與異氰酸酯反應(yīng)，根據(jù)等當(dāng)量反應(yīng)原理，準(zhǔn)確計(jì)算配方中的各組份消耗異氰酸酯的用量是PU合成中之常事：