聚氨酯海綿技術(shù)

聚氨酯軟質(zhì)海綿生產(chǎn)制造技術(shù)參考資料1目錄1，原料篇3-57P2，生產(chǎn)操作篇58-73P3，泡孔成核理論篇74-85P4，聚氨酯泡沫體的膠體化學(xué)和物理化學(xué)篇86-104P5，常見問題解決辦法105-131P6，聚氨酯計算中有關(guān)術(shù)語及計算方法132-141P7，網(wǎng)狀海綿、防火海綿、高回彈資料142-160p8，總結(jié)161-162p2聚氨酯海綿技術(shù)

1，原料篇3海綿結(jié)構(gòu)放大圖451普通聚醚多元醇1）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

聚醚多元醇(ployether

ployol)是在分子主鏈結(jié)構(gòu)上含有醚鍵(－O－）、端基帶有（－OH）的醇類聚合物或齊聚物，由它制備的聚氨酯材料低溫柔順性好，耐水性能優(yōu)良，手感好，加工性能優(yōu)良，目前聚氨酯所用的活潑氫化合物大多數(shù)是聚醚多元醇。目前，在聚氨酯工業(yè)中，使用最多的是由環(huán)氧丙烷和環(huán)氧乙烷制備的聚氧化丙烯醚多元醇（polypropyleneoxideglycol，PPG）和由四氫呋喃開環(huán)聚合生成的聚四氫呋喃醚多元醇（polytetramethyleneglycol，PTMEG）。前者多用于生產(chǎn)聚氨酯泡沫塑料產(chǎn)品，后都多用于生產(chǎn)聚氨酯彈性體、纖維等高性能產(chǎn)品。6聚醚

PPG化學(xué)名稱：聚環(huán)氧丙烷（聚丙二醇）二醇（polypropyleneglycol，PPG）聚醚作為主要原料，由氧化烯燼和多元醇組成。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。用量=密度*（水+MC/9)*1.15-粉用量聚環(huán)氧丙烷多元醇的聚合工藝：將起始劑（如1,2-丙二醇）和強(qiáng)堿性催化劑（如KOH）加入不銹鋼反應(yīng)釜，升溫至80～100℃，真空下脫除水得金屬醇化物。將金屬醇化物加入不銹鋼聚合釜，升溫至90～120℃，加入環(huán)氧丙烷，使釜壓保持在0.07～0.35MPa聚合，分子量達(dá)標(biāo)后回收環(huán)氧丙烷，經(jīng)中和，過濾，精制得PPG。7性質(zhì)使用說明高活性、高分子量，氧化乙烯、氧化丙烯共聚物。弱堿性，密度：1.002.官能2-3，羥值：56~110,羥基當(dāng)量1000左右，軟泡用一般分子量3000.含水量小于0.03%。官能度和分子量是其重要參數(shù)，直接影響生成聚氨酯聚合物的軟、硬鏈端的構(gòu)成比例及交聯(lián)密度大小。官能度增加時，泡沫的壓縮模量增加，而抗張強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度和伸長率降低。官能度下降時相反。密切注意低沸點(diǎn)物、堿金屬離子及醛類化合物等雜質(zhì)的含量，與TDI反應(yīng)加強(qiáng)催化作用，使反應(yīng)過于集中造成局部過熱，引起黃變、燒芯、分解、自燃等。主要影響泡沫制品的柔軟性及鏈段的構(gòu)成比例和交聯(lián)密度、力學(xué)性能。與TDI反應(yīng)產(chǎn)生大量熱使外發(fā)泡劑（MC低沸點(diǎn)惰性物）氣化而作為發(fā)泡氣體來源。8聚環(huán)氧丙烷二醇（PPG）的質(zhì)量參考指標(biāo)如下：92，POP接枝聚醚多元醇（聚合物多元醇）弱堿性，丙烯腈、苯乙烯或兩者混合接枝于聚醚而成。羥值28-36.增加分子鏈的剛性，提高回彈和壓縮負(fù)荷性能，伸長率隨用量的增加而降低。用量在黃油的60%以下，與影響硬度成正比。提高PU軟泡的承載能力、降低密度、提高開孔度、防止收縮10國產(chǎn)部分POP產(chǎn)品性能指標(biāo)高橋GPOP羥值水分%PH值黏度備注204227.5-31.5≤0.053000-5000高硬度軟泡、熱模塑泡沫制品204525-30≤0.083500-5500超高硬度軟泡、熱模塑泡沫制品GEP200525-321600-2500高官能度，特別用于超軟泡沫。TPOP31-2826-30≤0.057-10≤5000天津石化三廠，與各種軟泡PPG混用113，甲苯二異氰酸酯（tolulene

diisocyanate，TDI）分子量：174.2當(dāng)量：87.1官能度：f=2

密度：1.2244甲苯二異氰酸酯是最早開發(fā)、應(yīng)用最廣、產(chǎn)量最大的二異氰酸酯單體；根據(jù)其兩個異氰酸酯（—NCO）基團(tuán)在苯環(huán)上的位置不同，可分為2,4-甲苯二異氰酸酯（2,4-TDI,簡稱2,4-體）和2，6-甲苯二異氰酸酯（2,6-TDI，2,6-體）.1213室溫下，甲苯二異氰酸酯為無色或微黃色透明液體，具有強(qiáng)烈的刺激性氣味。市場上有3種規(guī)格的甲苯二異氰酸酯出售，T-65為2,4-TDI、2,6-TDI兩種異構(gòu)體質(zhì)量比為65%/35%的混合體；T-80為2,4-TDI、2,6-TDI兩種異構(gòu)體質(zhì)量比為80%/20%的混合體，其產(chǎn)量最高、用量最大，性價比高，涂料工業(yè)常用該牌號產(chǎn)品；T-100為2，4-TDI含量大于95%的產(chǎn)品，2，6-TDI含量甚微，其價格較貴。2,4-TDI其結(jié)構(gòu)存在不對稱性，由于－CH3的空間位阻效應(yīng)，4位上的－NCO的活性比2位上的－NCO的活性大，50℃反應(yīng)時相差約8倍，隨著溫度的提高，活性越來越靠近，到100℃時，二者即具有相同的活性。因此，設(shè)計聚合反應(yīng)時，可以利用這一特點(diǎn)合成出結(jié)構(gòu)規(guī)整的聚合物。TDI的弱點(diǎn)是蒸汽壓大，易揮發(fā)，毒性大，通常將其轉(zhuǎn)變成齊聚物（oligomer）后使用；而且由其合成的聚氨酯制品存在比較嚴(yán)重的黃變性。黃變性的原因在于芳香族聚氨酯的光化學(xué)反應(yīng)，生成芳胺，進(jìn)而轉(zhuǎn)化成了醌式或偶氮結(jié)構(gòu)的生色團(tuán)。14一般軟泡用TDI80/20，2，4和2，6異構(gòu)體的混合物。

2.4基團(tuán)反應(yīng)速度快，當(dāng)聚合物分子量增長到一定程度后，2.6基團(tuán)利于凝固反應(yīng)的完成。而其活性主要靠催化劑來調(diào)節(jié)。2，4TDI異體結(jié)構(gòu)比例上升令發(fā)泡時間增加，在一定范圍內(nèi)，柔軟性提高。15性質(zhì)說明相對密度（20/4℃：1.2244;

凝固點(diǎn)TDI-65,3.5~5.5℃;TDI-80，11.5~13.5℃;TDI-100，19.5~21.5℃;

閃點(diǎn)（開杯），132℃;

沸點(diǎn)251℃

折光率（20℃）1.569

貯存充氬氣或氮?dú)獾让芊怅帥龈稍锉芄獗４妗?/p>

危險性質(zhì)

第6.1類毒害品。

聯(lián)合國編號2078

性狀無色液體。有刺鼻氣味。目光下色變深。氫氧化鈉或叔安能引起聚合作用。與水反應(yīng)產(chǎn)生二氧化碳。能與乙醇(分解)、乙醚、丙酮、四氯化碳、苯、氯苯、煤油、橄欖油和二乙二醇甲醚混溶。有毒。有致癌可能性。有刺激性產(chǎn)品黏度和相對密度隨溫度上升而下降，凝固點(diǎn)隨2,4異構(gòu)體含量的增加上升。16TDI的規(guī)格、物性和質(zhì)量指標(biāo)規(guī)格T-100T-80T-65相對分子量174.2174.2174.2密度（20℃）/g/cm31.221.221.22沸點(diǎn)/℃251251251純度/%≥99.599.699.52,4-體含量/％≥97.580±265±22,6-體含量/％≤2.520±235±2NCO含量%48.348.348.3蒸汽壓（20℃）/Pa約1.33約1.33約1.33主要用途彈性體C.A.S.E.F軟泡、粘合劑等目前商業(yè)產(chǎn)品有3種規(guī)格甲苯二異氰酸酯：17①T-65為2,4-TDI和2,6-TDI兩種異構(gòu)體比例為（65±2）%和（35±2）%的混合體，它主要用于生產(chǎn)軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料。②T－80為2,4－TDI和2,6－TDI兩種異構(gòu)體比例為（80±2）%和（20±2）%的混合體，它主要用于聚氨酯泡沫塑料以及其他聚氨酯產(chǎn)品的生產(chǎn)，是產(chǎn)量最高、用量最大的甲苯二異氰酸酯。③T－100為2,4－TDI含量大于95%的產(chǎn)品，其2,6－TDI含量甚微，主要用于聚氨酯橡膠、涂料、纖維等對性能要求較高的產(chǎn)品。18TDI80不同廠家性質(zhì)指標(biāo)TDI80日本大化聚銀拜耳2,4含量%80±280±180±179±1TDI純度%＞99.6＞99.5＞99.5＞99.5凝固點(diǎn)℃12～1412～13水解氯%﹤0.01﹤0.01﹤0.01﹤0.01酸度%﹤0.004﹤0.004﹤0.004﹤0.01總氯量%﹤0.07﹤0.1色度APHA﹤20﹤25﹤15﹤50密度1.221.221.221.22沸點(diǎn)℃246246246246黏度333319異氰酸酯及其結(jié)構(gòu)特征結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：

在分子結(jié)構(gòu)中含有異氰酸酯基團(tuán)(－N＝C＝O）的化合物，均稱為異氰酸酯（isocyanate）,其結(jié)構(gòu)通式如下：

R－（NCO）n式中R為烷基、芳基、脂環(huán)基等；n＝1、2、3….整數(shù)。在聚氨酯材料合成中，主要使用n≥2的異氰酸酯化合物。20異氰酸酯的分類

（2）異氰酸酯結(jié)構(gòu)（1）異氰酸酯基團(tuán)數(shù)量21反應(yīng)機(jī)理TDI與水反應(yīng)生成不穩(wěn)定的氨基甲酸，然后立即分解生成胺和二氧化碳?xì)怏w，(生成的胺在過量的異氰酸酯存在下，進(jìn)一步反應(yīng)生成脲)。在聚合物中形成氣泡。產(chǎn)生的氣體越多，生成的泡沫密度就越低。脲進(jìn)而反應(yīng)生成脲基甲酸酯和縮二脲基團(tuán)的剛性鏈段，從而使泡沫密度下降，硬度提高，負(fù)荷力下降。在水量較少的配方中，對硬度的影響尤其明顯,脲基可以提高泡沫的強(qiáng)度和剛度。22用量說明TDI用量=《0.1554*（PPG羥值+酸值）+9.667*水（份）》*TDI指數(shù)（一定范圍內(nèi)數(shù)值與硬度成正比）或者=（8.68+水*9.67）*TDI指數(shù)TDI用量適用于水量MCTDI指數(shù)4510S以下3.515-1710567.5軟質(zhì)、高彈4.7-5.16-13116-12475較硬質(zhì)5.4012360軟白4.31511923TDI注意事項TDI指數(shù)一般95-135,TDI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，指數(shù)過高時，泡沫體壓縮模量提高，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)粗大，閉孔增加，有時會導(dǎo)致開裂，中心焦化，燒芯；指數(shù)過低時，泡沫體的機(jī)械強(qiáng)度和回彈下降，出現(xiàn)細(xì)小裂縫.料溫過低時（正常20-25攝氏度），反應(yīng)性降低，可能會引起泡沫體開裂。控制TDI商品水解氯含量在0.01%，總氯含量在0.1%以下。水解氯含量過低，將會很快產(chǎn)生凝膠，含量過高時，造成TDI偏酸性，影響反應(yīng)速度。24TDI之危害人體吸入含有異氰酸酯的空氣將會引起呼吸器官黏膜損傷和病變，如呼吸不暢、胸悶、支氣管發(fā)炎、流淚、咳嗽、喉部灼燒、聲帶水腫、聲音嘶啞。長期吸入異氰酸酯蒸汽會產(chǎn)生慢性呼吸器官炎癥，如支氣管哮喘，并伴有頭痛、失眠等并發(fā)癥狀。吸入高濃度異氰酸酯蒸汽不僅會嚴(yán)重刺激眼、鼻、呼吸道黏膜等，同時還會對人體肺、肝等內(nèi)部器官造成嚴(yán)重?fù)p傷。而生產(chǎn)過程中，澆注臺異氰酸酯蒸汽濃度是反應(yīng)區(qū)的9倍。254，發(fā)泡劑PU軟泡用發(fā)泡劑主要是水為主體，其他物理發(fā)泡劑為輔。在塊狀泡沫生產(chǎn)中，考慮低密度制品中水量大，往往超4.5份/100份會引起泡沫內(nèi)部溫度上升，超過170~180℃，導(dǎo)致泡沫自燃，必須采用低沸點(diǎn)烴類發(fā)泡劑，一者協(xié)助降密度、二者將大量反應(yīng)熱移走。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。26水：當(dāng)量值91，完全使用水作為發(fā)泡劑，在一定程度上能降低泡沫密度，但手感差，比較僵硬。2，水用量大，反應(yīng)放熱激烈，會引起泡沫體內(nèi)芯變黃、燒焦、甚至自燃，引起火災(zāi)。3，水是一種封端劑，和TDI反應(yīng)的主要作用是產(chǎn)生二氧化碳，并不能使聚氨酯分子鏈產(chǎn)生大幅度增長。27MC二氯甲烷沸點(diǎn)39.8，分子量84.9.合成簡單，價格低廉，在空氣中不燃燒，自燃溫度605攝氏度，臭氧消耗潛值低，在大氣中壽命短，不會產(chǎn)生溫室效應(yīng)。有毒，有致癌嫌疑，不能經(jīng)常接觸，誤食引吐就醫(yī)。主要目的是調(diào)節(jié)泡孔的多少和大小、柔軟度。故密度高的產(chǎn)品也用到來改善柔軟性。28MC缺點(diǎn)由于MC的沸點(diǎn)和揮發(fā)熱較高，揮發(fā)遲緩，發(fā)泡體系穩(wěn)定性差，容易產(chǎn)生泡沫體開裂；同時，由于MC在體系中滯留時間長，乳白時間延長，導(dǎo)致部分結(jié)構(gòu)被溶解，從而使泡孔結(jié)構(gòu)粗糙，影響了泡沫體的物理性能。因此，搭配使用DabcoCS90的強(qiáng)發(fā)泡和凝膠催化劑和新的硅酮表面活性劑DabcoDC5230來輔助改善。同時，要求純度要高、穩(wěn)定性好，以防止產(chǎn)生水解呈現(xiàn)酸性使催化劑失活，使泡沫體變黃。29MC發(fā)泡體系配方PPG100100TDI/指數(shù)43.1/10875.6/118MC218水3.25.75T90.460.18CS900.20.12DC5230硅油1.30.9密度161625%壓縮變形力/Kpa68.9206.8透氣率15015030生產(chǎn)不同密度的泡沫所用水量和液態(tài)CO2的關(guān)系密度KG/M3水質(zhì)量份LCO2質(zhì)量份等效MC質(zhì)量份13.34.86.52015.24.5515.3164.5412.317.33.94.313.127.72.526.231說明發(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)?，降低了承載能力，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325，催化劑聚氨酯化反應(yīng)通常使用的催化劑為有機(jī)錫化合物和一些叔胺類化合物。比如二丁基錫二月桂酸酯（T-12，DBTDL）和辛酸亞錫T9。他們皆為黃色液體，前者毒性大，后者無毒。有機(jī)錫對—NCO與—OH的反應(yīng)催化效果好。用量一般為固體份的0.01%~0.1%。其結(jié)構(gòu)式如下：二丁基錫二月桂酸酯（T-12，DBTDL）辛酸亞錫

33叔胺類催化劑對—NCO與—OH、H2O、—NH2皆有強(qiáng)烈的催化作用，但相對而言，對—NCO與—OH的催化作用要小一些，沒有有機(jī)錫好。叔胺類催化劑對—NCO與H2O催化作用特別有效，一般用于制備聚氨酯泡沫塑料、發(fā)泡型聚氨酯膠粘劑及低溫固化型、潮氣固化型聚氨酯膠粘劑。叔胺類催化劑有四種類型：脂肪族類，如：三乙胺;脂環(huán)族類，如亞乙基二胺；醇胺類，如三乙醇胺；芳香胺類。其中三亞乙基二胺最為常用。其結(jié)構(gòu)式如右。三亞乙基二胺常溫下為晶體，使用不便，可以將其配成33%的一縮丙二醇溶液，易于操作。34胺：一般用CS90、AI和A33（3比5）（美國道康寧公司出品）。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：兩邊和中底部開裂，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。35關(guān)于延遲胺一般來說，胺和酸是先形成季銨鹽，在常溫下，季銨鹽不起催化作用，因而延遲催化，而當(dāng)溫度升高時，季銨鹽分解，又形成胺和酸，從而催化反應(yīng)。季銨鹽的分解溫度與形成它的酸有關(guān)，強(qiáng)酸的鹽較穩(wěn)定因而分解溫度高。TEGOAMINSMP(胺類催化劑)叔胺,是低密度海綿或模塑專用延遲催化劑,能改善發(fā)泡液流動性能和顯著縮短固化時間。在使用SPM或同類產(chǎn)品時,可不用33LV或減少33LV用量,它被廣泛的用在聚氨酯軟質(zhì)塊狀泡沫和冷模塑體系中。不同的機(jī)器條件會影響SMP的用量。一般而言,0.15p.b.w.的SMP已足夠在配方中發(fā)足夠在配方中發(fā)揮它的功用。能增強(qiáng)泡沫塑料硬度5-10%,我們可直接利用這點(diǎn)來增強(qiáng)硬度或如果要保持同一硬度的話,可減低異氰酸酯指數(shù)大約2~3%,這樣在經(jīng)濟(jì)角度來說是非常合算的。品牌:贏創(chuàng)德固賽，有效物質(zhì)含量:99.9（％），產(chǎn)品規(guī)格:50/190kg，主要用途:低密度軟泡海綿，CAS:99.9。調(diào)節(jié)強(qiáng)酸和弱酸的比例與叔胺絡(luò)合可制得延遲胺。36A1A-1催化劑的典型物化性能為：黏度(20℃)4.1mPa.s,密度(20℃)0.902g/cm3,閃點(diǎn)(閉/開杯)74℃/77℃，折射率(25℃)1.4346，沸點(diǎn)186~226℃，蒸氣壓(21℃)1.3Pa。

特性及用途

A-1催化劑主要用于軟質(zhì)聚醚型聚氨酯泡沫塑料的生產(chǎn)，也可用于包裝用硬泡。A-1對水的催化效力特別強(qiáng)，因此可使泡沫密度降低。它用于控制產(chǎn)生氣體的反應(yīng)的功效約占80%，用于控制凝膠反應(yīng)的功效約占20%。該催化劑活性高，用量少，調(diào)節(jié)該系列的用量，可控制發(fā)泡上升和凝膠時間。A-1與有機(jī)錫催化劑共用，能使泡沫塑料的生產(chǎn)寬容度明顯地提高，確保在生產(chǎn)中不致因操作不小心或計量系統(tǒng)的微小誤差而導(dǎo)致不必要的質(zhì)量問題，生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的軟質(zhì)泡沫塑料。

A-1催化劑被廣泛用于制造聚氨酯泡沫塑料的各種配方中，特別適用于生產(chǎn)高回彈、半硬泡和低密度泡沫塑料。37A33形狀:液體，比重@20℃1.033叔氨類化合物，促進(jìn)異氰酸酯與多元醇反應(yīng)，使泡沫交聯(lián)。生產(chǎn)輕質(zhì)海綿用。含有33%三乙烯二胺的液體催化劑.大多數(shù)胺催化劑是叔胺，不參與反應(yīng)。軟質(zhì)塊泡生成后，胺催化劑除部分在生產(chǎn)過程中揮發(fā)外，其它殘留在泡沫中，這是軟質(zhì)泡沫的VOC和氣味來源之一。用量：PPG的0.15-0.2%38錫T9（美國道康寧公司出品）錫：對異氰酸酯和羥基化合物有較強(qiáng)的催化效果。一般用辛酸亞錫T-9。高效低毒，相對分子量392.5，純品為白色或微黃色膏狀物，溶于石油醚，不溶于水，亞錫含量約22%。（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)，加速液體黏度增加速度，使液膜流散量減少，有利于泡沫穩(wěn)定性的增加）T12（D22，UL22)：分子量631.55，相對密度1.02-1.06，錫含量18.6±0.6%，黏度﹤50mPa.閃點(diǎn)440℃.溶于一般溶劑及增塑劑，不溶于水，毒性較大，屬有機(jī)毒品。高回彈、記憶棉常用。39錫用量參考用量：30孔PPG的0.15-0.25%.60孔0.2-0.5%錫多：膠化快，粘度增加，回彈性差，透氣性差，造成閉孔現(xiàn)象,閃光點(diǎn)多。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。觀察海綿頂部開孔破壁形成的皮紋，有密集較大氣泡紋時減少T9用量，面較光滑時增加T9用量。手工泡錫實驗用量在上機(jī)生產(chǎn)時需適當(dāng)降低10-15%。40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現(xiàn)。41催化劑使用說明主要調(diào)節(jié)凝膠與發(fā)泡反應(yīng)速度，抑制副反應(yīng)的生成。通常在反應(yīng)體系中，催化劑濃度的增加，體系的反應(yīng)速度增加，熟化時間縮短，泡孔尺寸、密度和壓縮模量降低。用量過多，則出現(xiàn)泡沫收縮和開裂現(xiàn)象。底部開裂減催化劑用量，中上部位開裂增加T9用量。系統(tǒng)過早地發(fā)泡可導(dǎo)致粗泡、裂縫或癟泡。過早膠凝可導(dǎo)致流動性低、密度高、閉孔及發(fā)泡體系的收縮。對羥值指數(shù)低，TDI指數(shù)低，密度低的產(chǎn)品，按理應(yīng)多用催化劑,對羥值高，TDI指數(shù)高，密度高的產(chǎn)品，按理應(yīng)少用催化劑.42錫催化劑的使用注意由于有機(jī)錫催化劑對外界影響因素比較敏感，易發(fā)生水解，會出現(xiàn)乳白時間、不粘手時間和脫模時間延長等催化劑作用失效等現(xiàn)象。故在高水量配方制備低密度泡沫體的過程中，選擇和用量應(yīng)十分小心，需限制使用大配比用量。在工作中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：431，在使用高含水量制備低密度泡沫體時，在可能的情況下，應(yīng)盡量耐水解性較好的有機(jī)錫催化劑，并應(yīng)在生產(chǎn)前添加，混合均勻后立即添加，應(yīng)避免它與高含水量的多元醇組分長期、高溫下混合儲存；2，在生產(chǎn)過程中，如若發(fā)現(xiàn)了混配了有機(jī)錫催化劑的多元醇組分出現(xiàn)離析或渾濁，必須要做發(fā)泡實驗，觀察發(fā)泡體的乳白、凝膠時間變化，以判斷其是否因有機(jī)錫化合物發(fā)生水解而使催化劑失效；3，有機(jī)錫催化劑在包裝、儲運(yùn)和使用過程中，必須使用無酸、無堿、干燥的容器，密封儲運(yùn)，使用中應(yīng)盡量避免受到水及酸、堿雜質(zhì)的侵?jǐn)_；4，在冬季或室溫較低的情況下使用T12時，使用前稍做加熱處理，使其保持適當(dāng)?shù)拇呋钚浴?4軟質(zhì)塊狀聚醚多元醇基泡沫是典型的和有機(jī)錫催化劑一起使用的叔胺催化反應(yīng)產(chǎn)物。膠催化劑可以是諸如三乙醇二胺和雙(二甲氨基乙基)醚的純化合物的稀釋物，或是性能優(yōu)化的摻混物。用于軟質(zhì)塊料發(fā)泡的典型錫催化劑是純的或稀釋的辛酸亞錫。稀釋產(chǎn)品(包括胺和錫)是為了解決原料處理、計量精確度和泵送粘度限制等問題。性能優(yōu)良的摻混物用于專門的發(fā)泡設(shè)備上可改進(jìn)加工，配方范圍寬，并使泡沫的物理性能的差異變化小。

45聚氨酯催化劑產(chǎn)品一覽表（美國產(chǎn)）胺類催化劑DABCO33LVRA-3333%三乙烯二胺的二丙二醇溶液，工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品。

DABCO81548154

延遲性三乙烯二胺型催化劑，可改善泡沫流動性。

DABCOBDMABDMA

減低于高水份配方中產(chǎn)生之脆性及表面固化。

DABCOBL-11A-170%雙(二甲胺基乙基)醚的二丙二醇溶液，「發(fā)泡」型催化劑。

DABCOBL-17BL-17

具有延遲反應(yīng)效果的雙(二甲胺基乙基)醚衍生物。

DABCOBL-22BL-22

復(fù)合胺，具有強(qiáng)烈「發(fā)泡」效果，可取代BL-11。

DABCOCrystalline固體胺固體三乙烯二胺，工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品。

DABCOCS-90CS-90

復(fù)合胺，具有強(qiáng)烈「發(fā)泡」作用，改善泡沫密度梯度及開孔效果，可減少箱泡角落破裂(改善因MC的使用出現(xiàn)破孔、泡沫結(jié)構(gòu)粗糙的問題）。

46

DABCODMAEEDMAEE

低氣味表面固化催化劑，與33LV等主要基礎(chǔ)催化劑共用。

DABCODMEADMEA

溫和平衡性催化劑，乳白時間較短。

DABCOS-25S-25

凝膠催化劑，25%三乙烯二胺，75%1，4丁二醇混合物。

DABCOTT發(fā)泡型催化劑，有低霧化效果，用于包裝材料。

POLYCAT12PC12叔胺類催化劑，反應(yīng)性較弱，可增加泡沫硬度。

POLYCAT17PC17平衡性，低霧化催化劑，可改善表面固化，特別適用于頭枕等產(chǎn)品。

POLYCAT48PC48特殊平衡型催化劑，可幫助改善流動性，提高尺寸穩(wěn)定性，特別適用于低密度配方?？蓡为?dú)或配合其他催化劑使用。T9：辛酸亞錫，軟泡標(biāo)準(zhǔn)錫催化劑；T12：二月桂酸二丁基錫DBTDL,弱凝膠錫催化劑，劇毒。

47軟泡不同催化劑用量對發(fā)泡時間的影響一般塊狀發(fā)泡配方的發(fā)泡時間為5-12s,發(fā)泡時間一般約80-160s.發(fā)泡時間可由有機(jī)錫和胺催化劑的用量來加以調(diào)節(jié)。見下表：項目12345678四甲基丁二胺用量00.10.20.30.30.10.1

0.1辛酸亞錫用量0.30.3

0.3

0.30.150.350.60.35發(fā)泡時間/s1401069483138947992孔徑/606045603030

3060（孔/2.54cm）486，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。49一般發(fā)泡劑、POP用量越多硅油用量越大（1-2%）在用水量超過3.5份時，穩(wěn)定劑的用量隨水的增加而增加（水的40%）。發(fā)泡劑每增加5份，穩(wěn)定劑增加0.2-0.5份為宜。

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。L580非水解性泡沫穩(wěn)定劑，美國康普頓公司出品B4900中密度適用,透氣性很好，寬的泡沫密度和配方類型。贏創(chuàng)德固賽（中國）投資有限公司出品。50說明目的：調(diào)節(jié)泡孔均勻度。型號：DabcoDC5986高活性防火和5950低活性防火。一般來說，若聚醚活性低，或者是環(huán)氧丙烷聚醚，可以采用高活性穩(wěn)定劑，延長溶解聚脲時間。如果聚醚是環(huán)氧丙烷和環(huán)氧乙烷共聚物，由于乙氧基的存在而使這種聚醚溶解聚脲的能力較強(qiáng)，所以適宜采用中等活性的穩(wěn)定劑。而在某些特種高密度的泡沫中，如40~50kg/cm3，則需要低活性的穩(wěn)定劑。517，填充劑輕質(zhì)碳酸鈣、硅石灰：顆粒較細(xì)，多為仿錘狀結(jié)構(gòu)粒子，呈惰性，能全部分散在聚氨酯分子網(wǎng)絡(luò)的空隙中。使分子鏈節(jié)旋轉(zhuǎn)空間變小，泡沫的壓縮負(fù)荷值增大。由于與聚合物鏈間無化學(xué)鍵相連，故降低了泡沫的力學(xué)性能。固體顆粒對泡孔壁有強(qiáng)烈的開孔破壁作用，會在發(fā)泡中引起開裂、下沉、塌泡等問題，故選擇1公斤輕質(zhì)碳酸鈣增加10毫升穩(wěn)定劑來改善。用量在PPG的20-30%左右?？商岣吲菽膲嚎s強(qiáng)度和整體密度，但抗張強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度下降，使用壽命縮短。528，阻燃劑磷化物可促進(jìn)不易燃燒的碳化物生成，阻止氧化反應(yīng)進(jìn)行。鹵化物抑制聚合物燃燒的基本反應(yīng)，稀釋可燃?xì)怏w，達(dá)到阻燃目的。539，溫度聚氨酯的發(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。5410，空氣濕度濕度增加，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。

11，大氣壓同樣配方，在海拔高的地方發(fā)泡，泡沫制品密度相對偏小。55

56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)?、二氧化碳、泡沫穩(wěn)定劑、炭黑等填料?？墒箽怏w在物料中產(chǎn)生更多的氣泡；穩(wěn)定劑越多生成的泡孔就越細(xì)。

發(fā)泡體系中形成的氣泡數(shù)量和泡沫塑料及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氣泡長大。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現(xiàn)57聚氨酯海綿技術(shù)2，生產(chǎn)操作技術(shù)篇58化學(xué)機(jī)理聚氨酯雙組份液體反應(yīng)成型工藝的機(jī)理可以用下面兩式反映：-NCO+OHNH-C-O-凝膠放熱反應(yīng)-NCO+H2ONH2+CO2發(fā)泡吸熱反應(yīng)O5960616263主要組分的料罐容積和相應(yīng)的電機(jī)功率、齒輪泵的排量配置組分料罐容積電機(jī)功率KW泵排量ML/RPPG30T7.5100TDI20T5.560水1.5T1.116胺75KG1.110錫75KG1.110硅油375KG1.11064發(fā)泡工作原理及特點(diǎn)軟泡工藝一般都采用一步法。一般先將多元醇、水、催化劑、泡沫穩(wěn)定劑、外發(fā)泡劑等進(jìn)行預(yù)混，從一個通道進(jìn)入混合腔，TDI從另一通道進(jìn)入混合腔。這些組分料的配比是由計量泵系統(tǒng)與流量測試系統(tǒng)控制?；旌项^是一個高速攪拌器，雙組分一經(jīng)混合，反應(yīng)立即開始。65發(fā)泡階段反應(yīng)的第一階段為乳白時間，5到10秒，這段時間為可操作時間，雙組分原液還具有一定的流動性。第二階段為發(fā)泡時間，40到80秒，此階段，雙組分原液逐漸由液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)，形成泡沫體，具有一定的支撐強(qiáng)度，完全熟化在室溫下為3到6H，加溫到100度可縮短到2H熟化。完全熟化后才能達(dá)到檢測的性能指標(biāo)。66發(fā)泡準(zhǔn)備根據(jù)生產(chǎn)需求準(zhǔn)備各大小料。PPG、POP、TDI攪拌控溫22到25度。粉、催化劑、色漿按配合比要求嚴(yán)格配備，在發(fā)泡前進(jìn)行適當(dāng)攪拌（小料80R/M攪拌1.5H）。發(fā)泡過程中停止攪拌,避免產(chǎn)生氣泡影響發(fā)泡質(zhì)量。根據(jù)實際情況定期測試流量是否標(biāo)準(zhǔn)；如有不符合需檢查原因及調(diào)校準(zhǔn)確；67控制面板TDI、MC、水、空氣流量刻度68流水帶寬度調(diào)節(jié)（比標(biāo)準(zhǔn)寬度大2.5英寸左右）；墊板調(diào)節(jié):第一塊板的傾斜度為3到9度，密度高時傾斜度適當(dāng)偏大，墊板調(diào)低；密度低時傾斜度適當(dāng)偏小，墊板調(diào)高；提邊調(diào)節(jié)；傾斜度與高度；準(zhǔn)備邊膜、提邊膜、離型紙；搖擺頭過濾網(wǎng)固定，調(diào)校搖擺頭寬度、頻率16次/M；大攪拌調(diào)速3000-4000R,密度越高轉(zhuǎn)速越快；小攪拌6000R,密度低降低轉(zhuǎn)速；輸入各標(biāo)準(zhǔn)頻率、調(diào)節(jié)TDI、MC、水顯示刻度、空氣輸入流量刻度至標(biāo)準(zhǔn)值準(zhǔn)備發(fā)泡69發(fā)泡過程打開各組份開關(guān)，使各組分按其流量回流約10M;打開自動；打開照明、抽風(fēng)、加溫系統(tǒng)、搖擺頭；打開硅油攪拌約30秒至硅油輸入正常；打開混合頭攪拌至運(yùn)轉(zhuǎn)正常狀態(tài)4000-6000R/M；開啟各組閥門，使各組分同時流入混合器混合；打開發(fā)泡開關(guān)、輸送帶；發(fā)泡開始，注意TDI、MC、水、空氣輸入流量是否正常；觀察墊板狀況，注意調(diào)節(jié)（輸送速度），避免插料,穩(wěn)定乳白段觀察發(fā)泡過程：乳白、起發(fā)、發(fā)泡、凝膠過程狀況，適當(dāng)調(diào)校催化劑用量；關(guān)閉自動、搖擺頭、大攪拌、小攪拌、各大小料開關(guān)；開啟MC，清洗混合頭攪拌及管道；關(guān)閉TDI進(jìn)料閥門，用MC沖洗TDI管道，并保留MC在管道內(nèi)關(guān)閉電源70生產(chǎn)低密度超低密度軟泡參考配方：名稱連續(xù)箱式連續(xù)箱式箱式聚醚多元醇100100100100100水334.55.56.6A330.20.20.20.250.18硅油B811011.21.11.93.8辛酸亞錫0.250.280.350.360.4MC7.57.512.51534TDI802041.4445673103密度232316.514871各原料用量計算參考PPG：影響密度、柔軟性=密度*（水+MC/9)*1.15-粉用量POP：影響密度、剛性、回彈、開孔性（60%以下）TDI:影響硬度=(8.68+水份*9.67）*TDI指數(shù)粉：影響密度、撕裂強(qiáng)度≤30%PPG水：影響密度、硬度=PPG/密度/1.15-MC/9MC：影響密度、柔軟性、泡孔大小和多少胺：主要影響TDI與水的反應(yīng),0.1-0.2%PPG錫：主要影響PPG(POP)與TDI的反應(yīng),0.15-0.5%PPG硅油：影響泡孔均勻度1-2%用量=1-2%PPG+40%(水份-3.5）+MC*0.06+1%粉空氣：影響泡孔成核（100-150L/H)72原料原因分析總結(jié)TDI指數(shù)高：泡沫開裂、焦化、燒心TDI指數(shù)低：機(jī)械強(qiáng)度、回彈下降，出現(xiàn)小裂縫水用量大：手感差，僵硬，燒心自燃水用量少時，催化劑用量相應(yīng)減少胺用量大：泡沫出現(xiàn)劈裂、泡眼、空洞胺用量?。号菽湛s，閉孔錫用量大：膠化快，粘度增加，閉孔，閃光點(diǎn)多錫用量?。号?，邊及頂部開裂硅油用量大：泡孔細(xì)，閉孔硅油用量小：破裂，塌泡TDI指數(shù)低、密度低時，多用催化劑，相反時則少用催化劑低密度產(chǎn)品：加大注氣量，降低混合頭轉(zhuǎn)速，幫助形成大氣孔73聚氨酯海綿技術(shù)3，泡孔成核理論篇741，聚合物、氣體溶液體系的形成連續(xù)發(fā)泡成型過程中關(guān)鍵的一步是形成均勻的聚合物、氣體溶液，溶液均勻性的限度限定了成核的泡孔數(shù)量。應(yīng)使用適當(dāng)?shù)陌l(fā)泡劑，使其產(chǎn)生的氣體能完全混合并溶解到聚合物熔體中，如果使用過量的發(fā)泡劑，部分氣體不能溶解到熔體中，就會形成大的孔洞。溶解速度與氣體的擴(kuò)散速度關(guān)系緊密。溶解所需的時間與擴(kuò)散速度成反比，而擴(kuò)散速度主要是溫度的函數(shù)。產(chǎn)生適量的氣體很重要，但并不是有適量的氣體就一定能得到均勻的聚合物、氣體溶液。氣體擴(kuò)散的時間也一樣重要需保持氣體擴(kuò)散溶解所需時間與聚合物熔體停留時間的一致性。752，泡孔成核理論成核對整個發(fā)泡過程非常重要。理論上，泡孔成核數(shù)量決定泡孔密度，在溫度和壓力一定的情況下決定泡孔直徑，最終決定制品的密度和發(fā)泡倍率。成核機(jī)理主要分為經(jīng)典成核機(jī)理和剪切成核機(jī)理。762.1，熱點(diǎn)成核機(jī)理泡孔形成過程的初始階段是在溶液中形成大量的氣泡核，然后使氣泡核膨脹成發(fā)泡體。所謂氣泡核是指原始?xì)馀荩簿褪菤庀喾肿幼畛踉诰酆衔锶垠w或溶液體中聚集的地方，是形成氣泡的胚胎,因此，氣泡核的形成階段對泡沫體的質(zhì)量起著關(guān)鍵性的作用。77根據(jù)熱點(diǎn)成核機(jī)理，當(dāng)熔體出口模后，壓力突然下降，熔體中出現(xiàn)大量過飽和氣體，此氣體極不穩(wěn)定，很容易離析出來。在此點(diǎn)，聚合物對于氣體變得過飽和而不能在熔體中保持過量的氣體，氣體便以微泡的形式析出，形成氣泡核。另一方面，熔體中剩余的少量發(fā)泡劑出口模后分解放出熱量，形成大量熱點(diǎn)，由于熱點(diǎn)處熔體溫度上升，使熔體粘度下降，表面張力下降，氣體在熔體中的溶解度也發(fā)生變化，使熔體中的過飽和氣體很容易在此處與熔體發(fā)生分離，此時氣體在熔體中形成分散相，即形成氣泡核。78熔體中的熱點(diǎn)所以能形成氣泡核，從微觀上分析，是由于熱點(diǎn)處的分子動能增加而勢能下降，使得熔體中得過飽和氣體容易從此處析出聚集而形成氣泡核。綜上所述，成核須具備兩個條件：形成過飽和氣體和產(chǎn)生成核點(diǎn)。成核過程就是過飽和氣體向成核點(diǎn)聚集，當(dāng)聚集的氣體分子能量足以克服相變過程的自由能壘時才能形成氣相，即氣泡核。792.2，經(jīng)典成核理論均相成核：純聚合物體系的均相成核；含添加劑體系的均相成核；非均相成核；混合模式成核；803.泡孔成核理論氣泡生長是由于壓降使聚合物中溶解的氣體的溶解度降低，氣體持續(xù)從聚合物中擴(kuò)散到成核氣泡中。黏度、擴(kuò)散系數(shù)、氣體的濃度以及成核的泡孔數(shù)量決定了泡孔生長的動力學(xué)。氣泡成核后，周圍聚合物中溶解的氣體不斷向氣泡核擴(kuò)散，使周圍聚合物中產(chǎn)生氣體濃度梯度，濃度梯度的存在進(jìn)一步促進(jìn)了氣體的擴(kuò)散，也就促進(jìn)了泡孔的進(jìn)一步成長。81在通過一系列物理化學(xué)反應(yīng)而形成的聚合物/氣體溶液離開?？诤?，由于壓力突然釋放，熔體中出現(xiàn)過飽和氣體，成核過程瞬時發(fā)生，形成大量氣泡核。當(dāng)氣泡內(nèi)壓大于熔體壓力和表面張力的合力時，氣泡將開始膨脹，氣泡內(nèi)壓也隨之降低，打破了熱力學(xué)平衡。氣泡壁附近形成濃度梯度，熔體中的氣體就向氣泡擴(kuò)散，建立起新的熱力學(xué)平衡。如果熔體經(jīng)逐漸冷卻達(dá)到固化定型，氣泡就被周圍一層固態(tài)聚合物殼體包圍，此時，氣泡內(nèi)氣體的增加也無法足以達(dá)到固態(tài)殼態(tài)膨脹變形的程度，氣泡無法繼續(xù)成長，于是氣泡膨脹過程結(jié)束，泡孔結(jié)構(gòu)形成。824，泡孔固化及其非穩(wěn)定過程泡孔的固化過程是純物理過程。一般是通過冷卻使熔體的黏度上升，逐漸失去流動性，固化定型。在聚合物膨脹至固化的過程中，膨脹的氣泡與熔體構(gòu)成的氣-液共存體系是不穩(wěn)定的，泡孔開裂繼續(xù)膨脹至固化定型，也可能在膨脹的過程中發(fā)生合并、破裂和氣體逃逸現(xiàn)象。834.1泡孔合并當(dāng)相鄰泡孔聚集時，泡孔合并過程發(fā)生。在該處，兩個或多個泡孔合并為一個泡孔。如果積聚的泡孔尺寸差異大，其共同的膜邊界發(fā)生破裂，導(dǎo)致泡孔合并。泡孔膜發(fā)生破裂，是由于不同泡孔之間的氣體壓力差。為了使泡孔生長期間的合并效應(yīng)最小化，可通過提高發(fā)泡口模的壓力而使泡孔尺寸最小化來實現(xiàn)。844.2泡孔破裂與塌陷泡孔生長時間如果沒有限制，變得不穩(wěn)定，可能導(dǎo)致泡孔壁的破裂和泡孔密度下降，在熔融加工溫度上升時表現(xiàn)顯著。為了防止起泡破裂，一方面可以提高熔體的粘彈性，使氣泡壁有足夠的強(qiáng)度，不易破裂(加錫提高凝膠反應(yīng)速度和表面活性劑增加氣泡活動的自由能）；另一方面，控制膨脹速度，兼顧氣泡壁應(yīng)力松弛所需時間（控制發(fā)泡時間）。為了使已達(dá)到膨脹倍數(shù)的泡沫體結(jié)構(gòu)固化，應(yīng)選擇合適的固化時機(jī)及提高固化速度。85聚氨酯海綿技術(shù)4，聚氨酯泡沫體的膠體化學(xué)和物理化學(xué)861，泡沫的形成聚氨酯泡沫體的形成過程，在伴隨大量氣體物質(zhì)產(chǎn)生的同時，液態(tài)相原料會迅速轉(zhuǎn)變成固體。它涉及到液態(tài)到固態(tài)的轉(zhuǎn)換和氣態(tài)物質(zhì)生成逸出的平衡問題。87發(fā)泡體系三階段第一階段：氣體成核過程。原料在液態(tài)中反應(yīng)或依靠在反應(yīng)中產(chǎn)生的溫度產(chǎn)生氣體物質(zhì)和氣體揮發(fā)，隨著反應(yīng)的進(jìn)行和反應(yīng)熱量的大量產(chǎn)生，氣體物質(zhì)的發(fā)生量和揮發(fā)量不斷增加，氣體濃度增加超過飽和濃度后，在溶液相中開始形成細(xì)微的氣泡，并上升，即發(fā)泡過程中的I區(qū)。在I區(qū)即將結(jié)束時，在液相聚氨酯物料中即出現(xiàn)乳白現(xiàn)象，稱為：乳白時間。8889第二階段：自行核化過程在此階段，氣體濃度不斷增加并達(dá)到一定程度后，氣體濃度會逐漸下降，新的氣泡不再產(chǎn)生，溶液中的氣體逐漸達(dá)到平衡飽和濃度。此階段，液體物料黏度逐漸上升，氣體在逐漸粘稠的液態(tài)相中不斷合并、擴(kuò)大，氣泡的體積不斷擴(kuò)大。作為氣泡外壁的粘稠液態(tài)相逐漸變薄。由于氣體和液體兩個界面的表面張力關(guān)系，氣泡體積由小變大，并逐漸由圓球狀變成由聚合液薄膜組成的立體幾何體，最后形成立體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的開放式微孔。在聚氨酯泡沫體的合成過程中，該階段表現(xiàn)出聚合物體積膨脹、泡沫上升。90第三階段：氣體濃度降到一定程度后，氣泡不再產(chǎn)生，并隨著氣體的滲透作用，濃度繼續(xù)下降，在聚合物泡沫壁由粘稠液態(tài)轉(zhuǎn)變成非流動的固態(tài)過程中達(dá)到最終的飽和平衡，即第III區(qū)中完成發(fā)泡過程。912，泡沫的穩(wěn)定作用在液體泡沫體系中，始終存在著氣-液兩個相界面表面積減少的趨勢。如若不給予體系足夠的自由能，那么，液相中的氣泡就會產(chǎn)生合并或氣泡崩塌現(xiàn)象。因此，加入適當(dāng)?shù)谋砻婊钚詣┯欣谏杉?xì)微的氣泡分散體。在泡沫形成過程中，在物料黏度逐漸增加的過程中，氣泡的形狀和體積將隨時間的增加而變化，氣泡的體積將由小變大（隨著時間的推移，小氣泡會逐漸擴(kuò)大、分散并合并到大氣泡中，使氣體的形狀和體積逐漸增大，如果在配方中添加有利于使表面張力下降的助劑，會有利于降低大小氣泡間的壓力差，提高泡沫的穩(wěn)定性，能產(chǎn)生細(xì)密泡孔的泡沫結(jié)構(gòu)）。形狀也由圓球形逐漸變成五面體、六面體的立體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。92避免泡沫液面變薄、提高泡沫穩(wěn)定性因素：1，增加氣泡總的表面積，即增加自由能；2，當(dāng)氣泡液膜變薄時，減少被吸附組分的表面過剩量，使表面張力增加，增大了使表面積增加所需的自由能，可阻止液膜壁變薄或破裂；3，增加物料黏度能有效的延阻氣泡膜壁減薄的趨勢；該因素最為重要，在聚氨酯泡沫體反應(yīng)的40-60S內(nèi)，該因素的影響力超過其他因素；4，氣泡液膜的雙面電性效應(yīng)對液膜的減薄也有一定作用。93促使氣泡液膜變薄、使液膜破裂的因素1，因液膜的毛細(xì)管作用使液膜產(chǎn)生流散，其中因重力作用產(chǎn)生的流散現(xiàn)象影響最大；2，氣泡壁液膜因個別部位上得熱點(diǎn)或消泡助劑的存在造成表面張力降低；3，氣泡液膜表面間的范得華力，增加了液膜減薄的趨勢，在液膜很薄的情況下，其影響更為明顯。94泡沫穩(wěn)定措施1：1，加入適宜的硅油或表面活性劑，降低表面張力，有助于產(chǎn)生均勻的微孔結(jié)構(gòu)；應(yīng)注意兩點(diǎn)：A，表面活性劑的使用品種和數(shù)量應(yīng)根據(jù)物料的不同體系而予以變化、調(diào)整。B，注意降低各原料體系中得雜質(zhì)，以避免泡沫產(chǎn)生局部表面張力下降，引起泡沫倒塌、生成空洞。95泡沫穩(wěn)定措施22，調(diào)整催化劑用量，使物料黏度迅速增加（增加有機(jī)錫催化劑用量比例），減緩氣泡液膜變薄趨勢，增加泡沫網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)度，有利于泡沫體的穩(wěn)定；96泡沫穩(wěn)定措施33，雖然物料的初始黏度對泡沫體形成的影響力相對較小，但對泡沫體系的穩(wěn)定作用卻至關(guān)重要。在配方設(shè)計中，應(yīng)根據(jù)物料體系的初始黏度，認(rèn)真細(xì)致的調(diào)整配方中影響凝膠反應(yīng)和發(fā)泡反應(yīng)的催化劑品種和用量以及影響泡沫穩(wěn)定的表面活性劑，使物料黏度的增加適應(yīng)發(fā)泡工藝的需要，此對一步法工藝尤為重要。973，發(fā)泡過程中黏彈性的變化在制備聚氨酯軟質(zhì)泡沫過程中，液態(tài)原料在反應(yīng)生成氣泡的同時，首先從黏度迅速增加開始，逐漸變成膠體，然后再進(jìn)一步轉(zhuǎn)變成高彈態(tài)的聚合物。這種材料黏彈態(tài)的變化，對聚氨酯泡沫的泡沫結(jié)構(gòu)、泡沫穩(wěn)定等性能都是極其重要的。98眾所周知，在軟質(zhì)聚氨酯泡沫體的形成過程中，其體系同時發(fā)生著兩方面的變化。一是產(chǎn)生氣體，在體系中擴(kuò)大、并泡、上升，使物料膨脹、變大；二是原料通過反應(yīng)產(chǎn)生分子鏈的增長、支化并形成交聯(lián)，使最初的液態(tài)原料逐漸轉(zhuǎn)變成高粘稠、可溶性、具有中等分子量的熱塑性齊聚物，在進(jìn)一步反應(yīng)中，產(chǎn)生支化、交聯(lián)，使分子量進(jìn)一步增加，分子結(jié)構(gòu)從單純的線形轉(zhuǎn)變成具有一定網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，當(dāng)分子量達(dá)到較高數(shù)值且交聯(lián)點(diǎn)間具有一定長度的分子鏈接時，即形成不溶性、具有較高彈性的網(wǎng)狀大分子。99軟質(zhì)泡沫體在發(fā)泡過程中各特性的變化100開孔的形成由上圖可見，在氣體產(chǎn)生的過程中，氣體產(chǎn)生的體積始終高于泡沫增長的體積。在大量氣體產(chǎn)生的最終階段，雖然氣泡壁膜的動力粘度增長極快，使氣泡膜壁流動困難，但此時的彈性增長曲線卻仍處在緩慢增長階段，這時氣泡膜壁無法滿足氣體膨脹的需要，造成氣泡膜破裂，氣體逸出形成開孔性泡沫結(jié)構(gòu)。101閉孔收縮的形成如果在氣體大量產(chǎn)生終了時，或因物料黏度不高，氣泡體積增大，氣泡壁膜隨之流動、膨脹，或因為氣泡壁膜彈性較大，泡沫氣泡膜破裂困難，這樣就會造成大量閉孔式泡沫存在（形成閉孔與聚合物的增長速度和支化程度也有關(guān)，支鏈多的原料形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)快，分子彈性增加的幾率也很高。在其他條件恒定的情況下，增加異氰酸酯的活性或增加多元醇聚合物的支化程度，也會使泡沫體的閉孔率增加）。泡沫壁剛性不足，當(dāng)泡沫逐漸冷卻時，將會因為封閉氣體的冷卻，而體積變小，從而出現(xiàn)收縮變形等不良影響（多為錫催化劑過量所致）。102塌泡、開裂的形成如果在氣體大量生成時，體系的分子量增長緩慢，泡孔的壁膜、網(wǎng)絡(luò)骨架強(qiáng)度很低，不足以承受氣體膨脹的壓力時，泡沫壁膜必然破裂。由于泡沫壁膜的活化能很低，泡沫一旦破裂開始，將會引起進(jìn)一步蔓延，加速整個泡沫的并泡過程，并導(dǎo)致泡沫的崩塌，局部的連續(xù)破裂將會使泡沫體產(chǎn)生中空或開裂現(xiàn)象（多為錫催化劑不足所致）。103錫催化劑用量與泡沫開孔結(jié)構(gòu)特性的關(guān)系104聚氨酯海綿發(fā)泡

5，常見問題解決辦法1051、焦心（反應(yīng)中心溫度超過原料抗氧化溫度）（1）聚醚多元醇質(zhì)量有問題：生產(chǎn)儲運(yùn)過程中使產(chǎn)品中水份超標(biāo)，過氧化物、低沸點(diǎn)雜質(zhì)含量過高，金屬離子濃度過高，配用抗氧劑種類和濃度不當(dāng)；（2）配方：低密度配方中，TDI指數(shù)過高，發(fā)泡劑中水與物理發(fā)泡劑比例不當(dāng)，物理發(fā)泡劑量偏少，水過量；（3）氣候影響：夏季氣溫高，散熱慢，料溫高，空氣濕度大，反應(yīng)中心溫度超過抗氧化溫度；（4）存放不當(dāng)：當(dāng)TDI指數(shù)升高時，后熟化時堆積的熱能增大致使內(nèi)部溫度升高而焦心。1062、壓縮變形大

（1）聚醚多元醇：官能度小于2.5，環(huán)氧乙烷比例大于8%，小分子組分多，不飽和度大于0.05mol/kg；

（2）工藝條件：反應(yīng)中心溫度過低或過高，后熟化不好，沒能完全反應(yīng)或有部分焦心；

（3）工藝配方：TDI指數(shù)過低（控制在105-108），硅油辛酸亞錫及硅油過量，泡沫通氣量低，閉孔率高。1073、泡沫過軟（同密度下硬度下降）（1）聚醚多元醇：官能度低，羥值低，相對分子質(zhì)量大；（2）工藝配方：T9辛酸亞錫量少，凝膠反應(yīng)速度慢，在錫用量相同情況下，水量少，物理發(fā)泡劑多，硅油活性高用量大，TDI指數(shù)低。1084、泡孔粗大

（1）混料不好；混料不勻，乳白期短；提高混合頭轉(zhuǎn)速，降低混合頭壓力，加大注氣量；泡孔細(xì)小則增大混合頭壓力，降低混合頭轉(zhuǎn)速，減少注氣量；（2）工藝配方：硅油用量低于下限，辛酸亞錫用量少和活性差，凝膠速度慢1095、高于設(shè)定密度

（1）聚醚多元醇：活性低，相對分子質(zhì)量大；

（2）工藝配方：硅油用量低于下限值，TDI指數(shù)低，發(fā)泡指數(shù)低；

（3）氣候條件：氣溫低，氣壓高。當(dāng)大氣壓增加30%，密度就增加10-15%。1106、塌泡空洞（發(fā)氣速度大于凝膠速度）

（1）聚醚多元醇：酸值嚴(yán)重超標(biāo)(影響反應(yīng)速度），雜質(zhì)多，活性低，相對分子量大；

（2）工藝配方：胺用量多錫用量少（發(fā)泡太快凝膠太慢），TDI指數(shù)低，硅油不足或失效。在同樣錫用量時TDI指數(shù)過高，發(fā)氣速度大于凝膠速度，骨架強(qiáng)度小而塌泡或出現(xiàn)局部空洞。（3）低壓發(fā)泡機(jī)：降低注氣量及混合頭轉(zhuǎn)速1117、閉孔率高

(1)聚醚多元醇:環(huán)氧乙烷比例高、活性高、多發(fā)生在更換不同活性的聚醚多元醇;

(2)工藝配方:辛酸亞錫用量多,異氰酸酯活性高,交聯(lián)度大,交聯(lián)速度快,過多的胺和物理發(fā)泡劑造成泡沫內(nèi)壓低,泡沫彈性大時不能開孔,TDI指數(shù)過大時也會導(dǎo)致閉孔率高.

1128、收縮(凝膠速度大于發(fā)泡速度)

(1)閉孔率高,冷卻時收縮;

(2)工藝條件:氣溫低,料溫低;

(3)工藝配方:硅油過量,胺少錫多,TDI指數(shù)過低

（4）低壓發(fā)泡機(jī)：加大混合頭速度，增加注氣量1139、開裂裂得八字一樣的就是胺多，一條線過的就是水多

中、底部裂：胺用量過多,發(fā)泡速度太快（物理發(fā)泡劑量過大,硅油和催化劑質(zhì)量差）

頂裂：發(fā)氣凝膠速度不平衡（氣溫低,料溫低，催化劑用量不足,胺用量少,硅油質(zhì)量不好）

內(nèi)裂：氣溫低,反應(yīng)中心溫度高，TDI指數(shù)低,錫多,早期發(fā)泡強(qiáng)度高，硅油活性高,用量少側(cè)面中間開裂：增加錫用量整個過程開裂,應(yīng)該是跌落板與發(fā)泡反應(yīng)不協(xié)調(diào),或是起發(fā)快了,或是板不對。除了配方之外還與底紙的平整度有關(guān)，底紙有皺折的話，皺褶會把料液分成幾份，這幾份漲上來不會融為一體，就會裂口114開裂的主要原因是1，催化劑用量搭配不合理導(dǎo)致發(fā)泡與凝膠速度不平衡（凝膠破壁階段一定要控制在跌落板以下），2，TDI異構(gòu)比不當(dāng)、指數(shù)高、聚醚溫度高、水量大；3，是輸送過程過度移位震動造成；4，是插料；有時候TDI溫度低液也會出現(xiàn)小裂縫，聚醚存放時間太長含水量也會增高，容易引起開裂11510,泡孔結(jié)構(gòu)模糊1，攪拌速度過快；2，空氣注入量大；3，計量泵流量不準(zhǔn)確；4，物料管道及過濾網(wǎng)堵塞11611、底角裂(胺用量過多,發(fā)泡速度太快)

表面大孔:物理發(fā)泡劑量過大,硅油和催化劑質(zhì)量差.

12、泡沫低溫性能差聚醚多元醇內(nèi)在質(zhì)量差,在同羥基值,官能度低,不飽和度大,同樣錫用量時,TDI指數(shù)低11713、通氣性差

(1)氣候條件:氣溫低

(2)原料:聚醚多元醇高,硅油活性高;

(3)工藝配方:錫多,或錫用量相同時水與胺含量少,TDI指數(shù)高11814、反彈性差

(1)原料:聚醚多元醇活性高,相對分子質(zhì)量小,硅油活性高;

(2)工藝配方:硅油量大,錫量多,在相同錫用量時水多,TDI指數(shù)高

,白油用量大，粉多；11915、拉伸強(qiáng)度差

(1)原料:低分子聚醚多元醇過多,同羥基值官能度低;

(2)工藝配方:錫少凝膠反應(yīng)不好,在相同錫用量時,TDI指數(shù)高,水少交聯(lián)度低12016、發(fā)泡時冒煙過量胺促使水與TDI反應(yīng)放出大量熱量,低沸點(diǎn)物質(zhì)蒸發(fā)而冒煙.若不是焦心,則煙氣多數(shù)由TDI、低沸點(diǎn)物質(zhì)以及聚醚多元醇中的單體環(huán)烷烴組成;過量TDI在表面蒸發(fā)；12117、泡沫帶白筋

發(fā)泡和凝膠反應(yīng)速度快,在連續(xù)發(fā)泡中傳遞速度慢,局部擠壓而生成致密層,產(chǎn)生白筋現(xiàn)象.應(yīng),及時提高傳遞速度,或降低料溫,降低催化劑用量

12218、泡沫酥脆

配方中水多,生成縮二脲多有未溶解于硅油,錫催化劑用差,交聯(lián)反應(yīng)不充分,小相對分子質(zhì)量聚醚多元醇含量多,反應(yīng)溫度過高,醚鍵斷裂降低了泡沫強(qiáng)度12319、泡沫密度低于設(shè)定值發(fā)泡指數(shù)因計量不準(zhǔn)而過大,氣溫高,氣壓低大氣壓：與濕度成反比；與海拔高度成反比；離赤道越遠(yuǎn)大氣壓越高；上午高下午低；晴天比陰天高；冬天比夏天高；

12420、泡沫有底皮、邊皮、底部空化

錫多胺少,發(fā)泡速度慢,凝膠速度快,在連續(xù)發(fā)泡中帶溫過低.12521、伸長率大

(1)原料:聚醚多元醇活性高,官能度小;

(2)工藝配方:TDI指數(shù)低，交聯(lián)不足,錫多,硅油多;12622，亂泡主要表現(xiàn)為小泡在表面以下快速移動。解決辦法：低壓發(fā)泡機(jī)：提高混合頭轉(zhuǎn)速,降低注氣量；高壓發(fā)泡機(jī)：提高混合頭壓力12723，乳白移動線1，加大輸送速度；2，調(diào)整墊板傾斜度；3，減少胺催化劑用量12824：插料潛流1，加大輸送速度；2，調(diào)整墊板傾斜度；3，增加胺催化劑用量12925，月形陷坑低壓發(fā)泡機(jī)：降低混合頭轉(zhuǎn)速與注氣量；高壓發(fā)泡機(jī)：增加混合頭壓力硅油質(zhì)量問題在保證泡孔充分開放的同時，加大胺量降低錫量13026，固化緩慢、表面發(fā)粘主要表現(xiàn)為：聚合物強(qiáng)度增大速度太慢.泡沫塑料太軟太粘,切割困難.泡沫塊料由通道出來時外形不穩(wěn)定.辦法：加大催化劑用量，檢查多元醇、水、TDI計量131聚氨酯海綿技術(shù)6，聚氨酯計算中有關(guān)術(shù)語及計算方法132官能度是指有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)中特殊性質(zhì)（及反應(yīng)活性）的原子團(tuán)數(shù)目。對聚醚或聚酯多元醇來說，官能度是指起始濟(jì)含活潑氫的原子數(shù)。133羥值從分析角度來說，羥值的定義為：1克樣品中的羥值所相當(dāng)?shù)臍溲趸浀暮量藬?shù)。羥值含量的重量百分比，以O(shè)H%表示。羥值=羥值含量的重量百分比*33.例如：聚酯多元醇的OH%為5，求羥值？5*33=165134分子量分子量是指單質(zhì)或化合物分子的相對重量。等于分子中各原子的原子量總和。分子量=56.1*官能度*1000/羥值56.1為氫氧化鉀的分子量對簡單化合物來說，分子量就是分子中各原子量總和。135異氰酸基百分含量異氰酸基百分含量通常以NCO%來表示。對純TDI\MDI來說，可通過分子式計算：TDI的NCO%=42*2/174=48%MDI的NCO%=42*2/250=33.6%42為NCO的分子量有時NCO%也用胺當(dāng)量來表示：當(dāng)生成相應(yīng)的脲時，1克分子胺消耗的異氰酸酯克數(shù)。胺當(dāng)量和NCO%的關(guān)系是：胺當(dāng)量=4200/NCO%136當(dāng)量值和當(dāng)量數(shù)當(dāng)量值是指每一個化合物分子中單位官能度所相應(yīng)的分子量。當(dāng)量值=數(shù)均分子量/官能度在聚酯和聚醚產(chǎn)品中，直接以羥值的數(shù)據(jù)計算當(dāng)量值。當(dāng)量值=56100/羥值TDI當(dāng)量=數(shù)均分子量/官能度=174/2=87=42.02*100/NCO%137異氰酸酯指數(shù)138聚氨酯泡沫收率計算139上圖4個方程式中，左邊為原料，右邊為產(chǎn)物試中，A為催化劑、穩(wěn)定劑不揮發(fā)物質(zhì)；

B為催化劑、穩(wěn)定劑揮發(fā)物質(zhì)；140在計算中要分析損失物料：1式中無損失；2式中CO2逸出；1KG克分子的水將損失1KG克分子的CO2.損失量計算為：W=水用量/18*443式中催化劑、穩(wěn)定劑等氣化F；4式中B物質(zhì)揮發(fā)；141聚氨酯軟泡7，網(wǎng)狀海綿、防火海綿、高回彈資料142網(wǎng)狀聚氨酯泡沫塑料主要用途：過濾材料、吸音材料、生活日用品等制造網(wǎng)狀聚氨酯泡沫通常分為兩個階段：1階段：按所需孔隙度首先生產(chǎn)開孔或部分開孔的聚氨酯泡沫，若泡沫為閉孔，則采用輥壓使泡孔破裂；2階段：將泡孔膜全部除掉使其成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)*催化劑、發(fā)泡劑和表面活性劑決定網(wǎng)狀軟泡的孔徑大小和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)粗細(xì)。143成網(wǎng)方法1，堿液水解法：將第一階段制得的軟質(zhì)聚酯型聚氨酯泡沫塑料在10%的氫氧化鈉溶液中50攝氏度浸泡10M，然后水洗，乙酸中和，再水洗，干燥，成品。2，燃燒成網(wǎng)法（亦稱爆炸法）：將第一階段制得的軟質(zhì)聚醚型或聚酯型聚氨酯泡沫塑料放入密閉容器中，抽空至13.3Pa，通入氧氣和天然氣(體積比例2比1），使容器內(nèi)達(dá)到一定壓力（隨孔隙度的增加，壓力增加），用火花塞將容器內(nèi)氣體點(diǎn)燃，燃燒產(chǎn)生的熱量剛好將泡孔膜燒掉或融化而不損傷泡孔筋。然后用空氣清除燃燒后的產(chǎn)物，最后從容器中取出成網(wǎng)泡沫。144網(wǎng)泡直接制備法在原有發(fā)泡體系基礎(chǔ)上，通過引入特殊開孔劑（經(jīng)磺化處理的大分子量脂肪酸堿金屬鹽、煤油和礦物油）控制發(fā)泡工藝，實現(xiàn)氣孔上得聚合物膜在發(fā)泡過程中自然爆裂消失。配方1：多元醇混合物100份（90份聚乙二酸乙二醇酯多元醇和10份NiaxE488改性聚醚多元醇）、TDI52份、水4份、催化劑1.7份、表面活性劑1份。攪拌12s,發(fā)泡105s.配方2：多元醇混合物100份(90份乙二酸一縮二乙二醇酯多元醇和10份NiaxE488改性聚醚多元醇）、TDI52份、水4份、DCP0.8份、催化劑1.7份、L62061份。發(fā)泡后干燥而成。145防火阻燃海綿國際海綿阻燃防火標(biāo)準(zhǔn)：中國：GB8624-2007;GB/T20285-2006;GB/T20284-2006英國：BS5852美國：CA117聚醚型聚氨酯非防火軟質(zhì)泡沫閃點(diǎn)：310攝