詳解影響全水發(fā)泡泡沫性能的三種因素

一、聚醚多元醇對(duì)全水發(fā)泡泡沫性能的影響

    在聚氨酯硬泡的制備中，相對(duì)分子質(zhì)量和官能度不同的聚醚或聚酯與異氰酸酯反應(yīng)形成長短不一的鏈段，形成相應(yīng)的軟硬段聚集態(tài)，構(gòu)成泡沫的主體結(jié)構(gòu)。選用聚醚的主要依據(jù)是泡沫制品的用途，性能要求，工藝性能，原料價(jià)格等。由于全水發(fā)泡體系缺少大量的低粘度物理發(fā)泡劑的稀釋與溶解作用，采用現(xiàn)有高粘度硬泡聚醚的配方體系，其粘度大幅增加，混合與乳化過程變得困難，反應(yīng)體系的流動(dòng)性變差。水與二氧化碳反應(yīng)生成較多的脲鍵，使泡沫粘接性能下降；同時(shí)，由于二氧化碳從泡孔內(nèi)向外擴(kuò)散速率大于空氣向泡孔內(nèi)的擴(kuò)散速率，使泡孔內(nèi)壓力降低，導(dǎo)致泡沫收縮，尺寸穩(wěn)定性降低。因此，全水發(fā)泡硬質(zhì)聚氨酯泡沫技術(shù)的關(guān)鍵在于開發(fā)新型的低粘度、高性能硬泡聚醚多元醇。

    以脂肪族聚醚多元醇TNR410為主體聚醚的組合聚醚?，其原液的粘度明顯偏大，在常溫及低溫環(huán)境下，發(fā)泡設(shè)備無法正常工作，需要對(duì)原液加熱以降低其粘度；并且，由采用幾種聚醚多元醇配制的組合聚醚的粘度及其制得的泡沫塑料的物性表可見，以TNR410合成的硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料易吸水變形。以聚醚A合成的硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料，其物性雖然符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，但以其為主體聚醚的組合聚醚的粘度嚴(yán)重超標(biāo)，即使在夏季也需要對(duì)其進(jìn)行預(yù)熱才能滿足發(fā)泡設(shè)備的使用要求。采用聚醚PE600配制組合聚醚，不僅降低了組合多元醇的粘度，使其滿足普通發(fā)泡設(shè)備的使用要求，而且，以PE600合成的全水發(fā)泡硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料具有良好的物理性能。

二、異氰酸酯指數(shù)對(duì)硬質(zhì)聚氨酯泡沫性能的影響

    在硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的合成中，異氰酸酯指數(shù)通常大于1.0，使反應(yīng)過程中有過量的異氰酸酯基團(tuán)與氨基甲酸酯進(jìn)行次級(jí)反應(yīng)，生成脲基甲酸酯；同時(shí)異氰酸酯基團(tuán)自身之間進(jìn)行三聚反應(yīng)，生成異氰脲酸酯，這兩種鏈段結(jié)構(gòu)的存在使硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料具有較高的壓縮強(qiáng)度和尺寸穩(wěn)定性。由于水發(fā)泡體系硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料中已經(jīng)存在大量剛性的聚脲鏈段，隨著異氰酸酯指數(shù)的增加，泡沫塑料的脆性也相應(yīng)增加，這就導(dǎo)致泡沫塑料韌性下降，拉伸強(qiáng)度下降。異氰酸酯指數(shù)對(duì)全水發(fā)泡聚氨酯泡沫塑料的影響可見，異氰酸酯指數(shù)增加，則交聯(lián)度增加且剛性增加，高溫和低溫體積變化率均降低，說明尺寸穩(wěn)定性增加。

三、水含量及密度對(duì)硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料性能的影響

    組合聚醚中水的用量增加，與異氰酸酯反應(yīng)生成更多的CO2，放出更多的熱量，使得泡沫密度降低。密度的變化對(duì)泡沫塑料的性能有較大的影響。

1、水含量及密度對(duì)泡沫尺寸穩(wěn)定性的影響

   全水發(fā)泡泡沫塑料體系隨著水用量的增加，密度降低，形成更多的開孔結(jié)構(gòu)，這不僅降低了泡孔壁的強(qiáng)度，也加速了CO2氣體的擴(kuò)散，從而影響泡沫的尺寸穩(wěn)定性。

2、水含量及密度對(duì)泡沫導(dǎo)熱系數(shù)的影響

   閉孔型硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的泡孔孔徑很小，其導(dǎo)熱系數(shù)主要取決于泡孔內(nèi)氣體的導(dǎo)熱系數(shù)、樹脂固體的導(dǎo)熱系數(shù)及輻射傳熱導(dǎo)熱系數(shù)，而氣體的導(dǎo)熱系數(shù)占泡沫導(dǎo)熱系數(shù)的60％以上，因此泡沫內(nèi)絕熱氣體的含量將是影響泡沫整體導(dǎo)熱系數(shù)的關(guān)鍵。在泡沫密度大于30kg/m3時(shí),樹脂固體的導(dǎo)熱系數(shù)基本固定，而輻射傳熱導(dǎo)熱系數(shù)影響很小的情況下，水分的增加將使泡沫密度降低，這有利于提高泡沫的初始絕熱性能。

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