软质聚氨酯泡沫塑料ppt课件
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软质PU泡沫塑料
软质聚氨酯泡沫塑料预聚体法：聚醚多元醇+ 二异氰酸酯= 带有-NCO端基的低分子聚合物（即预聚体），之后再加入助剂进行高速搅拌，固化后在一定温度下进行熟化即得软质泡沫塑料；半预聚体法：部分聚醚多元醇+ 全部二异氰酸酯= 一定粘度的低分子聚合物，再将剩下的聚醚多元醇和助剂加入预聚体中，并进行高速搅拌；一步法：将配方中所有原料一起加入，在高速搅拌下进行发泡；一步法发泡工艺是目前普遍采用的制造工艺。
具有工艺简单、设备投资少、易于操作管理等优点；由于物料粘度较小，对制造低密度和模塑成型制品尤为有利，因而，目前绝大部分生产已采用一步法发泡工艺。
聚酯型软质泡沫塑料一步法发泡工艺己二酸聚酯+TDI 80/20或TDI 65/35在一步法过程中：搅拌时间：1-5s；模具内发白时间（开始发泡时间）：4-6s；发泡时间：40-80s。
泡沫凝固后在100℃下熟化2h或者在室温下放置1礼拜即可达到预期强度。
发泡过程中有关工艺的因素：(1) TDI指数理论上100%，但实际上由于副反应的存在，得103-110%，超过110%会导致泡沫成粗孔结构或导致泡沫制品开裂；(2) 2，4-TDI的含量大的话，得到的制品较柔软；(3) 泡沫密度随着-NCO和水或者发泡剂的量变大而降低；(4) 发泡剂的用量一般在5-15%，发泡剂的增多，发泡时泡沫稳定性有所下降；(5) 表活剂的作用主要是：增加各组分相互混溶性，使泡孔均匀，同时可以稳定泡沫，防止制品收缩；一般用量在1-2.5%，过多的话会导致泡孔变粗以致泡沫坍塌；(6) 在机械搅拌过程中，微量空气漏入搅拌混合头中时，可是泡沫孔径变细，太多的话会使泡沫形成大孔，在发泡系统中混入灰尘或污染物也会是泡沫形成大孔或针孔；聚醚型软质泡沫塑料一步法发泡工艺由于聚醚的粘度比聚酯的粘度小，必须加入高效的稳定剂；聚醚的末端主要为仲羟基，反应活性比伯羟基小，所以采用活性较高的催化剂：T9，T12，A33等高效复合催化剂。
软质聚氨酯泡沫塑料
二.实验原理
1.异氰酸酯和羟基反应 多异氰酸酯和多元醇反 应生成聚氨酯
nOCN—RNCO+nHO—Rˊ—OH→ ﹋ [CONH—R—NHCO—ORˊ—O]n﹋
2.异氰酸酯和水反应 带有异氰酸酯基团的化 合物与水反应，先形成不稳定的氨基甲酸，
然后分解成胺和二氧化碳。
～ NCO+H2O→ ～RNHCOOH→ ～NH2+CO2 胺基进一步和异氰酸酯基团反应生成含有脲基的聚
六.制备泡沫塑料时产生的弊病原因及解决办 法
弊病 开裂
可能原因
解决办法
发泡后期凝胶速度大于气体 发生速度 物料温度过高 异氰酸酯用量不足
减少有机锡催化剂用量或提 高胺类催化剂用量 调整物料温度 调整异氰酸酯用量
泡沫崩塌
气体发生速度过快 凝胶速度过慢 硅油稳定剂不足或失败 物料配比不准 搅拌速度不当
软质聚氨酯泡沫塑料的制备
一.软质聚氨酯泡沫塑料的基本介绍
软质聚氨酯泡沫塑料（简称聚氨酯软泡） 是指具有一定弹性的一类柔软性聚氨酯泡 沫塑料，它是用量最大的一种聚氨酯产品。 聚氨酯软泡的泡孔结构多为开孔的。一般 具有密度低、弹性回复好、吸音、透气、 保温等性能，主要用作家具垫材、交通工 具座椅垫材、各种软性衬垫层压复合材料， 工业和民用上也把软泡用作过滤材料、隔 音材料、防震材料、装饰材料、包装材料 及隔热保温材料等。
三.实验试剂及仪器
仪器：AV212电子天平，BZ2．S／TNIS万能材料试验仪；Nicolet isl0型傅里叶变换红
外光谱仪；减压蒸馏装置；烧杯；玻璃搅拌棒；烘箱。
试剂： 三羟甲基聚醚：一种甘油为起始剂，环氧丙烷、环氧乙烷为 聚合单体，含有较高伯羟基活性成份，由环氧乙烷封端。
三乙醇胺：无色粘性液体。有碱性，能吸收空气中的二氧化碳和硫 化氢等气体。易溶于水、乙醇，微溶于苯和乙醚，低毒。用作分 析试剂，酸性气体吸收剂，软化剂和润滑剂，以及用于有机合成。
聚氨酯泡沫塑料教材共37页PPT资料
异氰酸(O＝C＝NH)分子中的氢原子被烃基R所取代的衍生物 (O＝C＝NR)叫异氰酸酯。异氰酸酯的O＝C＝N—基团是具有 两个杂积累双链的高度不饱和的基团，化学性能十分活泼。
含有活泼氢的化合物分子中的亲核中心进攻正电性的碳原子， 是一种亲核加成的聚合反应。
essz
4
例如，异氰酸酯与醇的反应，无催化剂参与的反应机理：
我国聚氨酯工业起始于20世纪50年代末，1959年上海市轻工 业研究所开始聚氨酯泡沫塑料的研究。
essz
2
2. 聚氨酯的反应式
由两官能团的二元异氰酸酯和二元醇反应：
氨基甲酸酯基团(氨酯键)
多羟基化合物及 多元异氰酸酯 + 端羟基聚醚、聚酯
essz
体形聚氨酯
3
3. 异氰酸酯的化学反应
(1)异氰酸酯的结构、反应活性
各类含活泼氢化合物与异氰酸酯反应活性次序为
essz
5
()
2 异 氰 酸 酯 与 含 活 泼 氢 化 合 物 的 反 应
初级反应
essz
6
因为各个反应产物中仍含有活泼氢原子，可与过量的异氰酸酯 进一步发生反应。
次级反应
次级反应的活性较小，能形成支化或交联，是合成非线型聚氨
酯材料的基本反应。
essz
二元异氰酸酯+聚酯或聚醚多元醇 预聚体
软段
硬段
PU结构与性能
交联PU
常见聚酯多元醇的组成和用途
essz
21
3.扩链剂
(1)二元醇类 低分子量的脂肪族和芳香族的二元醇，如乙二醇、1,4-丁二醇、 三羟甲基丙烷和对苯二酚二羟乙基醚等。
对苯二酚二羟乙基醚
(2)二元胺类
常用的是芳香族胺类，如联苯胺、3,3’-二氯联苯二胺和3,3’二氯-4,4’-二苯基甲烷二胺(MOCA)。
含有活泼氢的化合物分子中的亲核中心进攻正电性的碳原子， 是一种亲核加成的聚合反应。
essz
4
例如，异氰酸酯与醇的反应，无催化剂参与的反应机理：
我国聚氨酯工业起始于20世纪50年代末，1959年上海市轻工 业研究所开始聚氨酯泡沫塑料的研究。
essz
2
2. 聚氨酯的反应式
由两官能团的二元异氰酸酯和二元醇反应：
氨基甲酸酯基团(氨酯键)
多羟基化合物及 多元异氰酸酯 + 端羟基聚醚、聚酯
essz
体形聚氨酯
3
3. 异氰酸酯的化学反应
(1)异氰酸酯的结构、反应活性
各类含活泼氢化合物与异氰酸酯反应活性次序为
essz
5
()
2 异 氰 酸 酯 与 含 活 泼 氢 化 合 物 的 反 应
初级反应
essz
6
因为各个反应产物中仍含有活泼氢原子，可与过量的异氰酸酯 进一步发生反应。
次级反应
次级反应的活性较小，能形成支化或交联，是合成非线型聚氨
酯材料的基本反应。
essz
二元异氰酸酯+聚酯或聚醚多元醇 预聚体
软段
硬段
PU结构与性能
交联PU
常见聚酯多元醇的组成和用途
essz
21
3.扩链剂
(1)二元醇类 低分子量的脂肪族和芳香族的二元醇，如乙二醇、1,4-丁二醇、 三羟甲基丙烷和对苯二酚二羟乙基醚等。
对苯二酚二羟乙基醚
(2)二元胺类
常用的是芳香族胺类，如联苯胺、3,3’-二氯联苯二胺和3,3’二氯-4,4’-二苯基甲烷二胺(MOCA)。
课件12软质聚氨酯泡沫配方计算(精)
式中， M2T和M2M分别表示每l份水所需TDI和
PAPI的用量，18.02是水的相对分子质量，根据反应方 程式，1个水分子消耗2个NCO(如1个TDI分子)。配方 中化学发泡剂水的用量一般指总的水用量，除加入的水 外，还包括聚醚多元醇及其它组分所含的水分。
由于多元醇含有少量水分，100份多元醇所含的水分 就较可观，一般需把多元醇及填料、助剂中所含的水分 计算在内。
骣 ç ç 30 70 ? 0.1% ç 70 M iso =ç + + ç 56100 56100 ç ç ç 桫 56 112 30 ? 0.2% 9 3.3 + ÷ ÷ 0.1? 67% ÷ ÷ 87.05 1.05/99% = 47.28 ÷创 ÷ 67 ÷ ÷ ÷
即100克多元醇中加入TDI 47.28克
工发泡的基础上发展起来的。 采用箱式发泡法生产软泡的优点主要有：设备投 资少，占地面积小，设备结构简单，操作和维修简单 方便，生产机动灵活。 箱式发泡的工艺参数应控制在一定范围，因为即 使相同的配方，采用不同工艺参数制得的泡沫性能也 一不定相同。
原料温度可控制在（25±3）℃，搅拌速度
900～1000r/min，搅拌时间5～12s。加TDI之前聚醚
丙二醇
62.06
76.08
2
2
2.806
2.289
二丙二醇
二乙二醇
134.2
106.1
2
2
1.298
1.642
(4)计算整个配方所需异氰酸酯的用量
把每质量份含活性氢原料所需消耗
的异氰酸酯分别乘以实际用量，加和后 乘以异氰酸酯指数即得整个配方所需异
氰酸酯的用量。
例如，在软泡生产中，一次用68kg多元醇(羟值 56mgKOH／g，含水分0.1％)，配方中加水3份／l00 份多元醇，不计其它助剂消耗的TDI，TDI指数为
PAPI的用量，18.02是水的相对分子质量，根据反应方 程式，1个水分子消耗2个NCO(如1个TDI分子)。配方 中化学发泡剂水的用量一般指总的水用量，除加入的水 外，还包括聚醚多元醇及其它组分所含的水分。
由于多元醇含有少量水分，100份多元醇所含的水分 就较可观，一般需把多元醇及填料、助剂中所含的水分 计算在内。
骣 ç ç 30 70 ? 0.1% ç 70 M iso =ç + + ç 56100 56100 ç ç ç 桫 56 112 30 ? 0.2% 9 3.3 + ÷ ÷ 0.1? 67% ÷ ÷ 87.05 1.05/99% = 47.28 ÷创 ÷ 67 ÷ ÷ ÷
即100克多元醇中加入TDI 47.28克
工发泡的基础上发展起来的。 采用箱式发泡法生产软泡的优点主要有：设备投 资少，占地面积小，设备结构简单，操作和维修简单 方便，生产机动灵活。 箱式发泡的工艺参数应控制在一定范围，因为即 使相同的配方，采用不同工艺参数制得的泡沫性能也 一不定相同。
原料温度可控制在（25±3）℃，搅拌速度
900～1000r/min，搅拌时间5～12s。加TDI之前聚醚
丙二醇
62.06
76.08
2
2
2.806
2.289
二丙二醇
二乙二醇
134.2
106.1
2
2
1.298
1.642
(4)计算整个配方所需异氰酸酯的用量
把每质量份含活性氢原料所需消耗
的异氰酸酯分别乘以实际用量，加和后 乘以异氰酸酯指数即得整个配方所需异
氰酸酯的用量。
例如，在软泡生产中，一次用68kg多元醇(羟值 56mgKOH／g，含水分0.1％)，配方中加水3份／l00 份多元醇，不计其它助剂消耗的TDI，TDI指数为
聚氨酯ppt课件
.
泡沫结构
.
➢聚氨酯硬质泡沫是以异氰酸酯和聚醚为主要原料， 在发泡剂、催化剂、阻燃剂等多种助剂的作用下， 通过专用设备混合，经高压喷涂现场发泡而成的 高分子聚合物。
.
硬质聚氨酯泡沫用途
➢1、建筑隔热材料 ➢2、保温材料(管道设施等的保温隔热) ➢3、生活用品(床、沙发等的垫材、冰箱，空调等
的隔热层和冲浪板等的芯材) ➢4、运输工具(汽车、飞机、铁路车辆的坐垫、顶
.
.
其它工程应用 ➢生物医用材料：聚氨酯具有优良的生物体相容性，
因此逐渐被广泛用作生物医用材料。可用于人工 心脏起搏器、人工血管、人工骨骼、人工食道、 人工肾脏、人工透析膜等的制造。 ➢PU（合成革）
.
➢
.
➢
.
谢 谢！
.
感谢亲观看此幻灯片，此课件部分内容来源于网络， 如有侵权请及时联系我们删除，谢谢配合！
➢1)在环境温度为25.2℃,湿度为92%,聚氨酯硬泡膨 胀系数16倍的情况下,测得聚氨酯硬泡材料的强度 极限为179.56 kPa,弹性模量为39.4MPa,泊松比 为0.42;
➢2)通过聚氨酯硬泡压缩试验,可以发现聚氨酯硬泡 材料的弹性模量较小且在抗压方面有很好的延性 性能;
➢3)聚氨酯硬泡抗压破坏为明显的塑性破坏,破坏时 并无开裂现象.
➢在多元醇或异氰酸酯键上直接引入上述阻燃元素, 以得到结构型阻燃泡沫。
.
➢
.
聚氨酯弹性体 ➢聚氨酯弹性体具有很好的抗拉强度、抗撕裂强度、
耐冲击性、耐磨性、耐候性、耐水解性、耐油性 等优点。主要用作涂覆材料(如软管、垫圈、轮带、 辊筒、齿轮、管道等的保护)、绝缘体、鞋底以及 实心轮胎等方面。
.
➢ 聚氨酯鞋底
泡沫结构
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➢聚氨酯硬质泡沫是以异氰酸酯和聚醚为主要原料， 在发泡剂、催化剂、阻燃剂等多种助剂的作用下， 通过专用设备混合，经高压喷涂现场发泡而成的 高分子聚合物。
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硬质聚氨酯泡沫用途
➢1、建筑隔热材料 ➢2、保温材料(管道设施等的保温隔热) ➢3、生活用品(床、沙发等的垫材、冰箱，空调等
的隔热层和冲浪板等的芯材) ➢4、运输工具(汽车、飞机、铁路车辆的坐垫、顶
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其它工程应用 ➢生物医用材料：聚氨酯具有优良的生物体相容性，
因此逐渐被广泛用作生物医用材料。可用于人工 心脏起搏器、人工血管、人工骨骼、人工食道、 人工肾脏、人工透析膜等的制造。 ➢PU（合成革）
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谢 谢！
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感谢亲观看此幻灯片，此课件部分内容来源于网络， 如有侵权请及时联系我们删除，谢谢配合！
➢1)在环境温度为25.2℃,湿度为92%,聚氨酯硬泡膨 胀系数16倍的情况下,测得聚氨酯硬泡材料的强度 极限为179.56 kPa,弹性模量为39.4MPa,泊松比 为0.42;
➢2)通过聚氨酯硬泡压缩试验,可以发现聚氨酯硬泡 材料的弹性模量较小且在抗压方面有很好的延性 性能;
➢3)聚氨酯硬泡抗压破坏为明显的塑性破坏,破坏时 并无开裂现象.
➢在多元醇或异氰酸酯键上直接引入上述阻燃元素, 以得到结构型阻燃泡沫。
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➢
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聚氨酯弹性体 ➢聚氨酯弹性体具有很好的抗拉强度、抗撕裂强度、
耐冲击性、耐磨性、耐候性、耐水解性、耐油性 等优点。主要用作涂覆材料(如软管、垫圈、轮带、 辊筒、齿轮、管道等的保护)、绝缘体、鞋底以及 实心轮胎等方面。
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➢ 聚氨酯鞋底
聚氨酯材料及其应用ppt课件
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2012年2月27日
由于异氰酸酯基团的高活泼性，使其可以与许多含活性氢 的物质反应。可与异氰酸酯发生反应的活性氢化合物有醇、 水、胺(氨)、醇胺、酚、硫酸、羧酸、脲等。反应可生成氨 基甲酸酯、取代脲、脲基甲酸酯、缩二脲等化学结构。
由于异氰酸酯及活泼氢化合物种类繁多，分子结构千变万 化，所以可以合成出结构、性能各异的聚氨酯（脲）材料。
异氰酸酯与酰胺、脲、氨基甲酸酯反应活性低，反应温度高； 2、异氰酸酯与胺、水、羧基反应都生成脲，在较高温度下，脲基可 进一步与异氰酸酯反应生成支链或交联结构产物。 3、只有在异氰酸酯基过量和高温条件下，才能生成支链或交联结构 产物。
.
2012年2月27日
异氰酸酯的自聚合反应
生成二聚体的反应：
N CO
2002年
285.5 40.5 68.0 52.0 180.2 48.5 301.8 1016.5
2006年
326.5 45.0 71.0 53.5 240.7 52.0 327.7 1165.0
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2012年2月27日
世界聚氨酯主要原料消耗量
万吨
原料名称 聚合MDI 纯MDI TDI 脂肪族异氰酸酯 聚醚多元醇 聚酯多元醇 总计
汽车弹性体 和RIM, 6%
涂料、胶粘 剂和密封 剂, 19%
鞋用, 6%
汽车弹性体 汽车模塑泡和RIM, 7%
沫, 13%
2001年
世界聚氨酯产品市场消耗比例
2010年
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2012年2月27日
二、聚氨酯主要原料
聚氨酯原料
脂肪族
异氰酸酯 脂环族
芳香族
聚酯多元醇
环氧丙烷聚醚多元醇
低聚物多元醇 聚醚多元醇 四氢呋喃聚醚多元醇
聚氨酯模型发泡资料PPT课件
产能规划
产能 软泡及半硬泡：10min/模 自结皮类产品：15min/模 包覆类产品：15min/模 硬泡类：20-30min /模
第22页/共25页
开发风险
• 表皮易出现气孔（与产品形状及模具排气有关）。 • 产品边缘易出现不满现象。 • 对于浅色产品表皮可能出现少量色差。 • 自结皮类产品表皮仍有少量针孔等缺陷。 • 聚氨酯制品刚生产出来气味较大，一般放置一星
多孔性，密度小，比强度高。聚氨酯制品性 能可调范围宽、适应性强、价格适中。
第2页/共25页
4、我们的优势
我司可自主设计配方。摆脱了对组合料供应商的依赖，降低了 生产成本，缩短了开发周期，能够根据产品的性能个性化设计 配方。
可手工浇注、机器浇注。 我司有专业的发泡设备和完整的生产链，能充分满足客户的不
同要求。 我司有专业的发泡工程师，具备完全独立设计能力和丰富的配
方设计经验。
第3页/共25页
方案描述
工装模具设计 原料配制 发泡成型 修剪飞边 检验包装
第4页/共25页
模具方案
1）、模具材料：航空铝（传热快）。 2）、根据客户锁定后3D图开发设计模具。 3）、结合产品尺寸合理设计模具模数。 4）、根据模具外形尺寸定制工装夹具。 5）、模具数量：3付以上模具，作互换生产。
成功案例
1、软质泡沫类 密度：50-150kg/m3
聚氨酯软泡多为开孔结构，具有密度低、弹
性回复好、吸音、透气、保温等性能 。
我司现有产品：
门槛海绵
第11页/共25页
CD101泡沫
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
中央通道泡沫
第12页/共25页
吸音海绵
安全带泡沫
第13页/共25页
聚氨酯发泡培训稿PPT课件
万华容威
聚氨酯及冰箱发泡工艺技术交流
广东万华容威聚氨酯有限公司
.
1
万华容威
交流内容
1. 聚氨酯简介 2. 聚氨酯化学的基本反应 3. 聚氨酯硬泡介绍 4. 聚氨酯手工与现场发泡工艺介绍 5. 冰箱发泡常见问题及处理方法 6. 冰箱发泡现场可能发生的问题和原因分析 7. 责任关怀
.
2
万华容威
聚氨酯简介
慢
3.比例失调，白料或黑料过多
1.调整配方，或降低原料温度 2.调整原料温度 3.校对流量或计量器具
1.内胆的材料不能抗发泡剂腐蚀
1.确保内胆使用材料抗发泡剂腐蚀
2.内胆开裂的部位泡沫也开裂
2. 取出泡沫制冷,分析原因
4
内胆开裂 3.内胆结构设计不合理，易形成应力集中
3.合理设计内胆结构，尤其是形状变
当工艺参数出现异常波动及时通知工艺员，定时对发泡参数进行记录 – 不定时了解箱体、门体发泡质量，必要时适当调整工艺参数以减少漏泡或空泡。
• 工艺要求
– 原料温度：２５±５℃ – 多元醇组合料：环戊烷（环/异戊烷）= 100:10~14(重量份数) – 原料比例：ＩＳＯ：ＰＯＬ＝ １．２５±２％：１ – 灌注量：符合工艺要求 – 灌注压力：14 ±2MPa – 模具温度：40 ± ５℃ – 预热箱体温度： 40 ± ５℃ – 熟化时间：视发泡层厚度而定，通常门体：~480 S；箱体：360~700 S
5.发泡机故障 1.比例失调，白料过多
5.检查枪头有无漏油 1.校对流量或计量器具，减少白料用量
6 低温时泡沫收缩 2.混合不均匀 3.密度过低
4.模具温度不足
1.用料过多
7 发泡时漏泡
2.比例失调，白料过多 3.工件密封不严
聚氨酯及冰箱发泡工艺技术交流
广东万华容威聚氨酯有限公司
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万华容威
交流内容
1. 聚氨酯简介 2. 聚氨酯化学的基本反应 3. 聚氨酯硬泡介绍 4. 聚氨酯手工与现场发泡工艺介绍 5. 冰箱发泡常见问题及处理方法 6. 冰箱发泡现场可能发生的问题和原因分析 7. 责任关怀
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万华容威
聚氨酯简介
慢
3.比例失调，白料或黑料过多
1.调整配方，或降低原料温度 2.调整原料温度 3.校对流量或计量器具
1.内胆的材料不能抗发泡剂腐蚀
1.确保内胆使用材料抗发泡剂腐蚀
2.内胆开裂的部位泡沫也开裂
2. 取出泡沫制冷,分析原因
4
内胆开裂 3.内胆结构设计不合理，易形成应力集中
3.合理设计内胆结构，尤其是形状变
当工艺参数出现异常波动及时通知工艺员，定时对发泡参数进行记录 – 不定时了解箱体、门体发泡质量，必要时适当调整工艺参数以减少漏泡或空泡。
• 工艺要求
– 原料温度：２５±５℃ – 多元醇组合料：环戊烷（环/异戊烷）= 100:10~14(重量份数) – 原料比例：ＩＳＯ：ＰＯＬ＝ １．２５±２％：１ – 灌注量：符合工艺要求 – 灌注压力：14 ±2MPa – 模具温度：40 ± ５℃ – 预热箱体温度： 40 ± ５℃ – 熟化时间：视发泡层厚度而定，通常门体：~480 S；箱体：360~700 S
5.发泡机故障 1.比例失调，白料过多
5.检查枪头有无漏油 1.校对流量或计量器具，减少白料用量
6 低温时泡沫收缩 2.混合不均匀 3.密度过低
4.模具温度不足
1.用料过多
7 发泡时漏泡
2.比例失调，白料过多 3.工件密封不严
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• 比较：预聚体法用于聚醚型泡沫塑料，半预聚体 法用于聚酯型泡沫塑料。
9
五.实验方案
方案一：在一个25 mL 烧杯(1＃)中，将0.1 g三乙 醇胺(约3滴)溶解在0.2 g水(约5滴)和10 g三羟 甲基聚醚中。在另一个250 mL烧杯(2＃)中，依 次加入25 g三羟甲基聚醚、10 g甲苯二异氰酸酯 和0.1 g(约3滴)二月桂酸二丁基锡，搅拌均匀， 可观察到有反应热放出。然后在1＃烧杯中加入 0.1～0.2 g硅油(约10滴)，搅拌均匀后倒人2＃ 烧杯中，搅拌均匀，当反应混合物变稠后，将其 倒入纸盒中，在室温下放置0.5 h后，再放入约 70℃的烘箱中加热0.5 h，即可得到一块白色的 软质聚氨酯泡沫塑料。
(4)将3种密度泡沫取样测试密度、抗张强度、撕裂 强度、压缩强度和回弹性，测试所得各项性能列 表对比。
11
六.制备泡沫塑料时产生的弊病原因及解决办 法
弊病
可能原因
解决办法
开裂
发泡后期凝胶速度大于气体 发生速度 物料温度过高 异氰酸酯用量不足
减少有机锡催化剂用量或提 高胺类催化剂用量 调整物料温度 调整异氰酸酯用量
泡沫崩塌
气体发生速度过快 凝胶速度过慢 硅油稳定剂不足或失败 物料配比不准 搅拌速度不当
减少胺类催化剂用量 增加有机锡类催化剂 增加硅油用量 调节至一定范围
泡沫收缩
结构模糊 气泡严重
凝胶速度大于发泡速度 搅拌速度太慢 异氰酸酯用量过多
搅拌速度过快 物料计量不准
使发泡速度平衡 增加搅拌速度 减少用量
适当减慢速度 检查各组分，计量准1确2
6
三.实验试剂及仪器
仪器：AV212电子天平，BZ2．S／TNIS万能材料试验仪；Nicolet isl0型傅里叶变换红
外光谱仪；减压蒸馏装置；烧杯；玻璃搅拌棒；烘箱。
试剂： 三羟甲基聚醚：一种甘油为起始剂，环氧丙烷、环氧乙烷 为聚合单体，含有较高伯羟基活性成份，由环氧乙烷封端。
三乙醇胺：无色粘性液体。有碱性，能吸收空气中的二氧化碳和硫 化氢等气体。易溶于水、乙醇，微溶于苯和乙醚，低毒。用作分 析试剂，酸性气体吸收剂，软化剂和润滑剂，以及用于有机合成。
软质聚氨酯泡沫塑料的制备
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一.软质聚氨酯泡沫塑料的基本介绍
• 软质聚氨酯泡沫塑料（简称聚氨酯软泡） 是指具有一定弹性的一类柔软性聚氨酯泡 沫塑料，它是用量最大的一种聚氨酯产品。 聚氨酯软泡的泡孔结构多为开孔的。一般 具有密度低、弹性回复好、吸音、透气、 保温等性能，主要用作家具垫材、交通工 具座椅垫材、各种软性衬垫层压复合材料， 工业和民用上也把软泡用作过滤材料、隔 音材料、防震材料、装饰材料、包装材料 及隔热保温材料等。
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方案二：
(1)将除甲苯二异氰酸酯外的组分按质量称取于一 个纸杯中，然后加入一定质量的甲苯二异氰酸酯， 迅速搅拌约30s，观察发泡过程。
(2)室温静置20min后，将泡沫在90～120℃烘箱中 熟化1h左右，移出烘箱冷至室温。
(3)按照高、中、低密度的3种配方各制备一次，若 有失败，找出原因重做。
合物： ～NCO+ ～NH2 → ～NHCONH ～
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3.脲基甲酸酯反应 氨基甲酸酯基团中氮原 子上的氢与异氰酸酯反应，形成脲基甲酸酯：
～NCO+ ～NHCOO ～→ ～NHCONCOO ～
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4.缩二脲反应 脲基中氮原子上的氢 与异氰酸酯反应形成缩二脲：
～NCO+ ～NHCONH ～→ ～NHCONCONH ～
七.摘录
• 1.刘丽丽主编；浦丽莉，李伟奇，胡明星副主编. 高分子材料与工程实验教程.北京大学出版 社,2012.08.
• 2.周诗彪，肖安国主编；陈贞干，陈远道，李琳， 庄永兵等参编.高分子科学与工程实验.南京大学 出版社,2011.12.
• 3.孙汉文，王丽梅，董建主编.高分子化学实验. 化学工业出版社,2012.04.学与工程实验.南京大 学出版社,2011.12.
去离子水：发泡剂。
硅油：使气泡均匀稳定
二月桂酸二丁基锡：活化异氰酸酯。
甲苯二异氰酸酯：性质活泼，能与端基是羟基的树脂，如聚酯（二
元酸与多元醇的缩合物）、聚醚（二、三、四、六等多羟基聚醚）
等进行交联；极易与水反应产生二氧化碳气体。
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造分为两步进行，故又称 两步法。首先将聚合多元醇(末端带有两个以上羟基的 聚醚或聚酯)和二异氰酸酯反应，制成末端带有异氰酸 酯基团的低分子聚合物(预聚体)；其次将水在高速搅拌 下加入预聚体，反应后生成脲基，形成高聚物。此外， 由于在反应中生成二氧化碳，因而在形成链增长的同时 进行发泡反应，最终制成泡沫塑料。在反应过程中，物 料中还加入催化剂和表面活性剂以相应地调节反应速率 和泡沫孔径。其发泡反应式简单表示如下：
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二.实验原理
• 1.异氰酸酯和羟基反应 多异氰酸酯和多元醇反 应生成聚氨酯
• nOCN—RNCO+nHO—Rˊ—OH→ • ﹋ [CONH—R—NHCO—ORˊ—O]n﹋
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2.异氰酸酯和水反应 带有异氰酸酯基团的 化合物与水反应，先形成不稳定的氨基甲酸， 然后分解成胺和二氧化碳。
～ NCO+H2O→ ～RNHCOOH→ ～NH2+CO2 胺基进一步和异氰酸酯基团反应生成含有脲基的聚
OCN-R1-NHCOO～R2～OCONH-R1-NCO→～NH-CO-NH-R1NHCOO～R2～OCO-NH-R1-NH-CO-NH～+CO2
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2.半预聚体法
• 半预聚体法即是将一部分聚合多元醇(带有羟基 的聚醚或聚酯)和过量的二异氰酸酯反应，使之 生成一定黏度的低分子量低聚物，然后将配方中 余下的多元醇和水加入预聚体中，在催化剂和表 面活性剂存在下，采用高速搅拌混合后进行发泡。
• 4.刘培生著.多孔材料引论 第2版.清华大学出版
社,2012.12.
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谢谢观看
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五.实验方案
方案一：在一个25 mL 烧杯(1＃)中，将0.1 g三乙 醇胺(约3滴)溶解在0.2 g水(约5滴)和10 g三羟 甲基聚醚中。在另一个250 mL烧杯(2＃)中，依 次加入25 g三羟甲基聚醚、10 g甲苯二异氰酸酯 和0.1 g(约3滴)二月桂酸二丁基锡，搅拌均匀， 可观察到有反应热放出。然后在1＃烧杯中加入 0.1～0.2 g硅油(约10滴)，搅拌均匀后倒人2＃ 烧杯中，搅拌均匀，当反应混合物变稠后，将其 倒入纸盒中，在室温下放置0.5 h后，再放入约 70℃的烘箱中加热0.5 h，即可得到一块白色的 软质聚氨酯泡沫塑料。
(4)将3种密度泡沫取样测试密度、抗张强度、撕裂 强度、压缩强度和回弹性，测试所得各项性能列 表对比。
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六.制备泡沫塑料时产生的弊病原因及解决办 法
弊病
可能原因
解决办法
开裂
发泡后期凝胶速度大于气体 发生速度 物料温度过高 异氰酸酯用量不足
减少有机锡催化剂用量或提 高胺类催化剂用量 调整物料温度 调整异氰酸酯用量
泡沫崩塌
气体发生速度过快 凝胶速度过慢 硅油稳定剂不足或失败 物料配比不准 搅拌速度不当
减少胺类催化剂用量 增加有机锡类催化剂 增加硅油用量 调节至一定范围
泡沫收缩
结构模糊 气泡严重
凝胶速度大于发泡速度 搅拌速度太慢 异氰酸酯用量过多
搅拌速度过快 物料计量不准
使发泡速度平衡 增加搅拌速度 减少用量
适当减慢速度 检查各组分，计量准1确2
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三.实验试剂及仪器
仪器：AV212电子天平，BZ2．S／TNIS万能材料试验仪；Nicolet isl0型傅里叶变换红
外光谱仪；减压蒸馏装置；烧杯；玻璃搅拌棒；烘箱。
试剂： 三羟甲基聚醚：一种甘油为起始剂，环氧丙烷、环氧乙烷 为聚合单体，含有较高伯羟基活性成份，由环氧乙烷封端。
三乙醇胺：无色粘性液体。有碱性，能吸收空气中的二氧化碳和硫 化氢等气体。易溶于水、乙醇，微溶于苯和乙醚，低毒。用作分 析试剂，酸性气体吸收剂，软化剂和润滑剂，以及用于有机合成。
软质聚氨酯泡沫塑料的制备
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一.软质聚氨酯泡沫塑料的基本介绍
• 软质聚氨酯泡沫塑料（简称聚氨酯软泡） 是指具有一定弹性的一类柔软性聚氨酯泡 沫塑料，它是用量最大的一种聚氨酯产品。 聚氨酯软泡的泡孔结构多为开孔的。一般 具有密度低、弹性回复好、吸音、透气、 保温等性能，主要用作家具垫材、交通工 具座椅垫材、各种软性衬垫层压复合材料， 工业和民用上也把软泡用作过滤材料、隔 音材料、防震材料、装饰材料、包装材料 及隔热保温材料等。
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方案二：
(1)将除甲苯二异氰酸酯外的组分按质量称取于一 个纸杯中，然后加入一定质量的甲苯二异氰酸酯， 迅速搅拌约30s，观察发泡过程。
(2)室温静置20min后，将泡沫在90～120℃烘箱中 熟化1h左右，移出烘箱冷至室温。
(3)按照高、中、低密度的3种配方各制备一次，若 有失败，找出原因重做。
合物： ～NCO+ ～NH2 → ～NHCONH ～
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3.脲基甲酸酯反应 氨基甲酸酯基团中氮原 子上的氢与异氰酸酯反应，形成脲基甲酸酯：
～NCO+ ～NHCOO ～→ ～NHCONCOO ～
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4.缩二脲反应 脲基中氮原子上的氢 与异氰酸酯反应形成缩二脲：
～NCO+ ～NHCONH ～→ ～NHCONCONH ～
七.摘录
• 1.刘丽丽主编；浦丽莉，李伟奇，胡明星副主编. 高分子材料与工程实验教程.北京大学出版 社,2012.08.
• 2.周诗彪，肖安国主编；陈贞干，陈远道，李琳， 庄永兵等参编.高分子科学与工程实验.南京大学 出版社,2011.12.
• 3.孙汉文，王丽梅，董建主编.高分子化学实验. 化学工业出版社,2012.04.学与工程实验.南京大 学出版社,2011.12.
去离子水：发泡剂。
硅油：使气泡均匀稳定
二月桂酸二丁基锡：活化异氰酸酯。
甲苯二异氰酸酯：性质活泼，能与端基是羟基的树脂，如聚酯（二
元酸与多元醇的缩合物）、聚醚（二、三、四、六等多羟基聚醚）
等进行交联；极易与水反应产生二氧化碳气体。
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造分为两步进行，故又称 两步法。首先将聚合多元醇(末端带有两个以上羟基的 聚醚或聚酯)和二异氰酸酯反应，制成末端带有异氰酸 酯基团的低分子聚合物(预聚体)；其次将水在高速搅拌 下加入预聚体，反应后生成脲基，形成高聚物。此外， 由于在反应中生成二氧化碳，因而在形成链增长的同时 进行发泡反应，最终制成泡沫塑料。在反应过程中，物 料中还加入催化剂和表面活性剂以相应地调节反应速率 和泡沫孔径。其发泡反应式简单表示如下：
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二.实验原理
• 1.异氰酸酯和羟基反应 多异氰酸酯和多元醇反 应生成聚氨酯
• nOCN—RNCO+nHO—Rˊ—OH→ • ﹋ [CONH—R—NHCO—ORˊ—O]n﹋
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2.异氰酸酯和水反应 带有异氰酸酯基团的 化合物与水反应，先形成不稳定的氨基甲酸， 然后分解成胺和二氧化碳。
～ NCO+H2O→ ～RNHCOOH→ ～NH2+CO2 胺基进一步和异氰酸酯基团反应生成含有脲基的聚
OCN-R1-NHCOO～R2～OCONH-R1-NCO→～NH-CO-NH-R1NHCOO～R2～OCO-NH-R1-NH-CO-NH～+CO2
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2.半预聚体法
• 半预聚体法即是将一部分聚合多元醇(带有羟基 的聚醚或聚酯)和过量的二异氰酸酯反应，使之 生成一定黏度的低分子量低聚物，然后将配方中 余下的多元醇和水加入预聚体中，在催化剂和表 面活性剂存在下，采用高速搅拌混合后进行发泡。
• 4.刘培生著.多孔材料引论 第2版.清华大学出版
社,2012.12.
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