聚氨酯助剂对泡沫的影响

引言：

聚氨酯（PU）行业虽然只是20世纪30年代才由德国Bayer公司开发出来，整个发展历程不到100年，但随着人们对聚氨酯科技不断的研究发展，通过改进生产工艺，降低生产成本以及各种新型原料的开发，聚氨酯产品应用类别越来越多，涉及到塑料、橡胶、涂料、胶黏剂、弹性体等五大功能材料，因此在现代工业和日常生活中越来越重要，其用量也在逐年增加，应用的行业也越来越多，涉及到建筑、运输、家电、电子、航空、航天、汽车、医疗、纺织等。

聚氨酯泡沫塑料是聚氨酯产品的一个重要组成部分，产量也是所有聚氨酯产品中大的。生产这种聚氨酯泡沫塑料主要的反应有两个，即发泡反应（-NCO和水反应生成CO2）和凝胶反应（-NCO与-OH反应）。在发泡反应中，主要问题在于泡孔的形成，表现形式可能为蹋泡、泡沫开裂、内部有大气孔及泡沫闭孔收缩、泡孔粗大，泡沫开裂和大气孔存在可理解为局部蹋泡，这些问题可归纳为两大类型即“蹋泡”和“收缩”，凝胶反应的主要问题就是凝胶速度的问题。本文就聚氨酯泡沫塑料的生产过程中一些原料对发泡反应中泡孔形成所遇到的一些问题做简单总结。

• 催化剂

聚氨酯泡沫催化剂可分为发泡催化剂和凝胶催化剂，发泡催化剂主要为叔胺类催化剂，凝胶催化剂主要为有机金属类催化剂。

在泡沫的复杂反应中，占优势的主要是异氢酸醋与水和羟基的反应，可通过控制反应条件和选择合适的催化剂加以调节，而如果催化剂选择不当或添加量过大，发泡反应过于激烈，则泡沫倾向开裂和蹋泡；反之，发泡不完全，则泡沫偏向于闭孔和收缩。但在泡沫形成后期，凝胶催化剂的选择和添加量也会影响泡孔，一般来说，凝胶不够，泡沫会开裂和踏泡；凝胶太快，泡沫则会闭孔收缩。因此在泡沫的生产过程中，催化剂种类和添加量的选择需谨慎。

• 硅油

硅油学名叫做泡沫稳定剂或匀泡剂，可分为有机硅类和非硅类，由于聚氨酯行业目前所用的匀泡剂基本都是有机硅类，所以在聚氨酯行业中俗称“硅油”。

在生产聚氨酯泡沫塑料时，硅油是不可缺少的一个组分，其主要作用是增加各组分的互溶性，起到乳化泡沫物料、稳定泡沫和调节泡孔的作用。所以在生产中硅油的选择和添加量很重要。在发泡过程中，早期应尽可能地减少气泡的破裂开孔，不然将造成蹋泡；而在反应结束，泡体已上升到大高度、泡孔壁将要凝固化之际则要求泡孔及时破裂，不然将造成泡体收缩。一般情况下，硅油用量不足或活性低，容易造成泡沫上升过程中蹋泡；反之，硅油过量或凝胶反应速度过快，在反应终了时，大量气泡仍不能破裂而形成闭孔，终将导致泡沫体收缩变形。

• 扩链剂和交联剂

扩链剂和交联剂也是聚氨酯泡沫塑料生产中必不可少的原料，它们的主要作用就是通过扩链或交联作用，增加泡沫的强度和硬度。扩链剂和交联剂的种类较多，小分子二元胺、二元醇、多元胺、多元醇都可以用作扩链剂和交联剂。

一般情况下，扩链剂和交联剂对聚氨酯泡沫的泡孔形成影响不大，但在特殊情况下，如全水发泡时，扩链剂和交联剂可有效的防止发泡过程中泡沫的开裂，用量太大，泡沫可能产生闭孔和收缩；用量过少，泡沫可能开裂和蹋泡。