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详解影响全水发泡泡沫性能的三种因素
发布时间:2015-09-23   点击次数:1015次

一、聚醚多元醇对全水发泡泡沫性能的影响

    在聚氨酯硬泡的制备中,相对分子质量和官能度不同的聚醚或聚酯与异氰酸酯反应形成长短不一的链段,形成相应的软硬段聚集态,构成泡沫的主体结构。选用聚醚的主要依据是泡沫制品的用途,性能要求,工艺性能,原料价格等。由于全水发泡体系缺少大量的低粘度物理发泡剂的稀释与溶解作用,采用现有高粘度硬泡聚醚的配方体系,其粘度大幅增加,混合与乳化过程变得困难,反应体系的流动性变差。水与二氧化碳反应生成较多的脲键,使泡沫粘接性能下降;同时,由于二氧化碳从泡孔内向外扩散速率大于空气向泡孔内的扩散速率,使泡孔内压力降低,导致泡沫收缩,尺寸稳定性降低。因此,全水发泡硬质聚氨酯泡沫技术的关键在于开发新型的低粘度、高性能硬泡聚醚多元醇。

    以脂肪族聚醚多元醇TNR410为主体聚醚的组合聚醚?,其原液的粘度明显偏大,在常温及低温环境下,发泡设备无法正常工作,需要对原液加热以降低其粘度;并且,由采用几种聚醚多元醇配制的组合聚醚的粘度及其制得的泡沫塑料的物性表可见,以TNR410合成的硬质聚氨酯泡沫塑料易吸水变形。以聚醚A合成的硬质聚氨酯泡沫塑料,其物性虽然符合技术标准,但以其为主体聚醚的组合聚醚的粘度严重超标,即使在夏季也需要对其进行预热才能满足发泡设备的使用要求。采用聚醚PE600配制组合聚醚,不仅降低了组合多元醇的粘度,使其满足普通发泡设备的使用要求,而且,以PE600合成的全水发泡硬质聚氨酯泡沫塑料具有良好的物理性能。

二、异氰酸酯指数对硬质聚氨酯泡沫性能的影响

    在硬质聚氨酯泡沫塑料的合成中,异氰酸酯指数通常大于1.0,使反应过程中有过量的异氰酸酯基团与氨基甲酸酯进行次级反应,生成脲基甲酸酯;同时异氰酸酯基团自身之间进行三聚反应,生成异氰脲酸酯,这两种链段结构的存在使硬质聚氨酯泡沫塑料具有较高的压缩强度和尺寸稳定性。由于水发泡体系硬质聚氨酯泡沫塑料中已经存在大量刚性的聚脲链段,随着异氰酸酯指数的增加,泡沫塑料的脆性也相应增加,这就导致泡沫塑料韧性下降,拉伸强度下降。异氰酸酯指数对全水发泡聚氨酯泡沫塑料的影响可见,异氰酸酯指数增加,则交联度增加且刚性增加,高温和低温体积变化率均降低,说明尺寸稳定性增加。

三、水含量及密度对硬质聚氨酯泡沫塑料性能的影响

    组合聚醚中水的用量增加,与异氰酸酯反应生成更多的CO2,放出更多的热量,使得泡沫密度降低。密度的变化对泡沫塑料的性能有较大的影响。

1、水含量及密度对泡沫尺寸稳定性的影响

   全水发泡泡沫塑料体系随着水用量的增加,密度降低,形成更多的开孔结构,这不仅降低了泡孔壁的强度,也加速了CO2气体的扩散,从而影响泡沫的尺寸稳定性。

2、水含量及密度对泡沫导热系数的影响

   闭孔型硬质聚氨酯泡沫塑料的泡孔孔径很小,其导热系数主要取决于泡孔内气体的导热系数、树脂固体的导热系数及辐射传热导热系数,而气体的导热系数占泡沫导热系数的60%以上,因此泡沫内绝热气体的含量将是影响泡沫整体导热系数的关键。在泡沫密度大于30kg/m3时,树脂固体的导热系数基本固定,而辐射传热导热系数影响很小的情况下,水分的增加将使泡沫密度降低,这有利于提高泡沫的初始绝热性能。

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