聚氨酯泡沫塑料的制備實(shí)驗(yàn)

1、聚氨酯泡沫塑料的制備實(shí)驗(yàn)聚氨酯是由異氰酸酯和羥基化合物通過逐步加聚反應(yīng)得到的聚合物。它具有各方面的優(yōu)良性能，因此得到了廣泛的應(yīng)用。目前的聚氨酯產(chǎn)品有：聚氨酯橡膠、聚氨酯泡沫塑料、聚氨酯人造革、聚氨酯涂料及粘接劑。其中以聚氨酯泡沫塑料的產(chǎn)量最大，由于它具有消音、隔熱、防震的特點(diǎn)。主要用于各種車輛的坐墊、消音防震材料以及各種包裝用途一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖煜ざ喾N不同密度軟質(zhì)和硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的制備方法，了解聚氨酯泡沫塑料發(fā)泡的原理。對(duì)比軟硬泡沫使用原料的不同，合理設(shè)計(jì)配方，掌握分析影響泡沫材料性能的工藝因素二、基本原理 聚氨酯泡沫的形成是一種比任何其他聚氨酯的形成都遠(yuǎn)為復(fù)雜的過程，處在聚合物系統(tǒng)中的化學(xué)和

2、物理狀態(tài)變化外，泡沫的形成又增加了膠體系統(tǒng)的特點(diǎn)。要了解聚氨酯泡沫的形成，還需要涉及到氣體發(fā)生和分子增長(zhǎng)的高分子化學(xué)、核晶過程和穩(wěn)定泡沫的膠體化學(xué)以及聚合體系熟化時(shí)的流變學(xué)。聚氨酯泡沫的制造分為三種預(yù)聚體法、半預(yù)聚體法和一步法。本實(shí)驗(yàn)主要采用一步法。一步法發(fā)泡即是將聚醚或聚酯多元醇、多異氰酸酯、水以及其他助劑如催化劑、泡沫穩(wěn)定劑等一次加入，使鏈增長(zhǎng)、氣體發(fā)生及交聯(lián)等反應(yīng)在短時(shí)間內(nèi)幾乎同時(shí)進(jìn)行，在物料混合均勻后，110秒即行發(fā)泡，0.5-3分鐘發(fā)泡完畢，并得到具有較高分子量、一定交聯(lián)密度的泡沫制品。要制得孔徑均勻和性能優(yōu)異的泡沫，必須采用復(fù)合催化劑、外加發(fā)泡劑和控制合適的條件，使三種反應(yīng)得到較好

3、的協(xié)調(diào)。在聚氨酯泡沫制備過程中主要發(fā)生如下反應(yīng)。1、 預(yù)聚體的合成由二異氰酸酯與聚醚或聚酯多元醇反應(yīng)生成含異氰酸酯端基的聚氨酯預(yù)聚體。 2、起泡的形成與擴(kuò)鏈 異氰酸根與水反應(yīng)生成的氨基甲酸不穩(wěn)定，分解生成胺與與二氧化碳，放出的二氧化碳?xì)怏w在聚合物中形成起泡，并且生成的端基聚合物可與異氰酸根進(jìn)一步發(fā)生擴(kuò)鏈反應(yīng)得到含脲基的聚合物 3、交聯(lián)固化異氰酸根與脲基上的活潑氫反應(yīng)，使分子鏈發(fā)生交聯(lián)，形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)1 / 3聚氨酯泡沫塑料按其柔韌性可分為軟泡沫和硬泡沫，主要取決于所用的聚醚或聚酯多元醇，使用較高分子量及相應(yīng)的較低羥值的線性聚醚或聚酯多元醇時(shí)，得到的產(chǎn)物交聯(lián)度較低，為軟質(zhì)泡沫；若用短鏈或支鏈較多的

4、聚醚或聚酯多元醇時(shí)，為硬質(zhì)泡沫。根據(jù)氣孔的形狀聚氨酯泡沫可分為開孔型和閉孔型，可通過添加助劑來調(diào)節(jié)。乳化劑可使水災(zāi)反應(yīng)混合物中分散均勻，從而可保證發(fā)泡的均勻性；穩(wěn)定劑可防止在反應(yīng)初期泡孔結(jié)構(gòu)的破壞。 表 1 制備泡沫塑料時(shí)產(chǎn)生的疵病原因及解決辦法疵病 可能原因 解決方法泡沫收縮凝膠速度大于發(fā)泡速度使發(fā)泡速度平衡攪拌速度攪拌速度太慢增加攪拌速度異氰酸酯用量過多減少用量機(jī)構(gòu)模糊攪拌速度過快適當(dāng)減慢速度起泡嚴(yán)重物料計(jì)量不準(zhǔn)檢查各組分，計(jì)量準(zhǔn)確泡沫塌崩氣體發(fā)生速度過快減少胺類催化劑用量凝膠速度過慢增加有機(jī)錫類催化劑硅油穩(wěn)定劑不足或失敗增加硅油用量物料配比不準(zhǔn)調(diào)節(jié)至一定范圍攪拌速度不當(dāng)調(diào)節(jié)至一定范圍開裂

5、發(fā)泡后期凝膠速度大于氣體發(fā)生速度減少有機(jī)錫催化劑用量，或提高胺類催化劑用量物料溫度過高調(diào)整物料溫度異氰酸酯用量不足調(diào)整異氰酸酯用量三、儀器與原料 1、儀器 燒杯、玻璃、臺(tái)秤、紙杯、烘箱 2、原料原料 高密度泡沫 中密度泡沫 低密度泡沫 聚醚330 100 100 100 甲苯二異氰酸酯 30-35 35-40 37-42 水 1.5-2.5 2.5-3 3-3.5 辛酸亞錫 0.1-0.2 0.2-0.3 0.2-0.3 三乙基二胺 0.2-0.3 0.1-0.2 0.1-0.2硅油 1.0-2.0 1.0-2.0 1.5-2.5二氯甲烷 0.5-1.5 0.5-1.5 15-2.5四、實(shí)驗(yàn)步

6、驟 1、將除甲苯二異氰酸酯外的組分按重量稱取于一個(gè)紙杯中，然后加入一定重量的甲苯二異氰酸酯，迅速攪拌約30秒，觀察發(fā)泡過程 2、室溫靜置20分鐘后，將泡沫在90-120°C烘箱中熟化1h左右，移出烘箱冷至室溫 3、按照高、中、低密度的三種配方各制備一次，若有失敗，找出原因重做 4、將三種密度泡沫取樣測(cè)試密度、抗?jié)q強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度、壓縮強(qiáng)度和回彈性。測(cè)試所得各項(xiàng)性能列表對(duì)比5、參考有關(guān)資料設(shè)計(jì)一個(gè)硬質(zhì)聚氨酯泡沫的配方，根據(jù)設(shè)計(jì)的配方參照上面的實(shí)驗(yàn)步驟硬質(zhì)聚氨酯泡沫五、思考題 1、對(duì)比三種配方制備的軟質(zhì)聚氨酯泡沫的性能，分析影響密度的因素有哪些？ 2、聚氨酯泡沫塑料的軟硬有哪些因素決定 3、如何保證均勻的泡孔