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聚氨酯泡沫塑料的主要发泡助剂

信息来源:admin   浏览次数:9   更新日期:2020-1-14 13:56:07

聚氨酯泡沫塑料(PU泡沫),是通过在聚氨酯原料中加入适当的助剂——便是与发泡相关的一系列发泡助剂——使得反应产物中生成大量泡沫,从而得到聚氨酯泡沫塑料产品。

发泡助剂在聚氨酯泡沫塑料制造中必不可少,包括催化剂泡沫稳定剂(匀泡剂)发泡剂等,还有一些助剂是可选的,在有需要的时候使用,如阻燃剂、扩链剂/交联剂、抗氧剂、光稳定剂、泡沫软化剂、开孔剂、填料、色浆、抗静电剂、水解稳定剂、泡沫组合料贮存稳定剂等。

1. 发泡剂

水是聚氨酯材料生产中重要的发泡剂,它属于化学发泡剂,通过与异氰酸酯反应生成的二氧化碳气体,使黏弹性的泡沫物料膨胀、发泡、固化,得到各种聚氨酯泡沫塑料。

由于二氧化碳热导率较高,并且渗透性较强,因此对于要求有高绝热性能的硬质聚氨酯泡沫塑料配方,必须使用物理发泡剂。因为硬泡生产中的物料混合初期,在数十秒内产生大量的热量,它需要发泡剂吸收部分热量,同时发泡剂的气化使泡沫膨胀发泡。

在聚氨酯软泡生产中,为了获得低密度的柔软泡沫塑料,同时不能因水量过多而引起泡沫僵硬,一般需控制水的用量,添加适量的物理发泡剂作为辅助发泡剂

CFC-11 (三氯一氟甲烷)在20世纪20年代末实现工业化生产。由于CFC-11具有不燃、沸点适宜、易于气化、气相热导率低、毒性低、与聚氨酯原料相容性好、无腐蚀性、价格低、发泡工艺简单等特点,是聚氨酯泡沫塑料生产中非常理想的发泡剂。

20世纪60年代至90年代初,CFC-11广泛用作聚氨酯泡沫塑料的发泡剂。但在20世纪70年代科学家发现散发在大气中的CFC-11可缓慢破坏臭氧层,引起了全球环保学家的重视。目前作为CFC-11的替代物的主要发泡剂类型有HCFC (氢氯氟烃)、HFC (氢氟烃)、HC(烷烃)、液态CO2及水等。

2. 泡沫稳定剂

生产聚氨酯泡沫塑料时,泡沫稳定剂(或称匀泡剂)是一个不可缺少的组分。它能增加各组分的互溶性,起着乳化泡沫物料、稳定泡沫和调节泡孔的作用。泡沫稳定剂属于表面活性剂,有非硅系化合物以及有机硅化合物两类。

目前使用的泡沫稳定剂大多是聚硅氧烷氧化烯烃嵌段共聚物,属于聚醚改性有机硅表面活性剂,行业有时俗称“硅油”。由于这类表面活性剂的结构组成变化范围广,使用效果良好,目前聚氨酯泡沫塑料行业已广泛采用聚醚改性有机硅表面活性剂作为泡沫稳定剂。

3. 开孔剂

获得开孔聚氨酯泡沫塑料的方法:

  •   采用合适的催化剂,使得凝胶反应和发泡反应达到所需的平衡,在泡沫物料上升到最高点时泡孔的壁膜强度不足以把气泡封闭在内,气体破壁而出,形成开孔的泡沫结构;

  •   采用合适的聚醚多元醇原料,形成开孔泡沫;

  •   当催化剂和主原料不足以解决问题时,采用少量的开孔剂,使得水发泡形成的脲分散,以获得一定开孔率的泡沫塑料。

开孔剂是一类特殊的表面活性剂,一般含疏水性和亲水性链段或基团,它的作用是降低泡沫的表面张力,促使泡孔破裂,提高聚氨酯泡沫塑料的开孔率,改善因闭孔造成的软质、半硬质、硬质泡沫塑料制品收缩等问题。

通常的聚氨酯硬泡由于交联密度高,发泡中泡孔壁膜强度大,一般是闭孔的泡孔结构,但添加开孔剂,可制造开孔硬质聚氨酯泡沫塑料,用于消音、过滤等用途。

早期疏水性的液体石蜡、聚丁二烯、二甲基聚硅氧烷等可用作泡沫稳定剂和开孔剂,石蜡分散液、聚氧化乙烯也可用作开孔剂,目前多采用特殊化学组成的聚氧化丙烯-氧化乙烯共聚醚、聚氧化烯烃-聚硅氧烷共聚物等作为开孔剂。

4. 软化剂

在高水量配方聚氨酯软泡生产中采用软化剂,可以抑制过多的脲基带来的泡沫体僵硬问题。泡沫软化改性剂具有软化效果,采用软化剂可以降低异氰酸酯用量进而降低泡沫硬度,用于软质聚氨酯泡沫塑料的生产。商品软化剂一般含有特殊聚醚、特殊多元醇和水等成分。

 

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