聚氨酯化学与工艺泡沫
硬质聚氨酯泡沫
催化剂：催化剂增加可加快反应速度，使体系的反应热聚在泡沫 内部，可能会造成泡沫开裂，另外反应速度增加，模压时间也要 相应加长。
原料的温度
原料的温度将直接影响反应速度，对系统的流动性和填充效果产 生很大的影响
其它助剂
脱模剂
作为脱模剂的物质通常是蜡、脂肪酸金属盐类和硅烷类聚合物。 目前使用最为普遍的是硅烷类聚合物。
外用脱模剂基本分为溶剂型和水基型脱模剂。因前者含大量有机 溶剂且存在火灾隐患，所以后者作为迅速发展起来的环保型脱模剂， 已形成完整的产品系列，取代溶剂型脱模剂。
四、连续板材生产工艺参数对板材的 影响
若面材温度过高，会导致反应速度加快，流动性差，体系的反应热 聚在泡沫内部可能会导致泡沫开裂；
若面材温度过低，泡沫与其接触面的脆性增加，影响粘结性，同时 泡沫的整体密度与芯密度的差值会增加。
双履带温度
双履带温度过高会造成表面不平整，气孔变大，易收缩，但粘结性 会好。一般PUR要求温度35-45℃，PIR要求温度45-60℃。
发泡指数（异氰酸根指数）
指数（Index）体现了异氰酸根基团和羟基的一种关系 指数=异氰酸根的量/羟基的量 Index>100可确保羟基能完全反应掉。硬泡系统是典型的
异氰酸根过量的系统（Index>100），系统指数低于100， 泡沫会收缩 指数和比例的关系：比例一般为异氰酸酯和多元醇混合物 的体积比。 如果泡沫在高指数下加工，并用了正确的催化剂，就会形 成异氰脲酸酯，相应的泡沫叫做异氰脲酸酯（PIR）泡沫。 通常PIR泡沫是在180～350的指数下加工的。
现在我们用的催化剂为PC-8，其主要作用为50%凝胶，50%发泡 三聚催化剂主要用于PIR的生产，以促进异氰酸酯聚合生成异氰脲酸 酯
聚氨酯泡沫塑料——高化实验报告
聚氨酯泡沫塑料的制备2011011743 分1 黄浩一、实验目的1. 了解制备聚氨酯泡沫塑料的反应原理。
2. 了解各组份的作用及影响。
二、实验原理本实验是使用聚醚与异氰酸酯扩链生成预聚体，并利用水和异氰酸酯的反应来发泡并进一步延长分子链，最终生成多孔松软的发泡塑料。
聚氨酯泡沫塑料的合成可分为三个方面：1. 预聚体的合成。
由二异氰酸酯单体与聚醚330N反应生成含异氰酸酯端基的聚氨酯预聚体。
2. 发泡与扩链。
在预聚体中加入适量的水，异氰酸酯端基与水反应生成氨基甲酸，随机分解生成一级胺与CO2，放出的CO2气体上升膨胀，在聚合物中形成气泡，并且生成的一级胺可与聚氨酯、二异氰酸酯进一步发生扩链反应。
3. 交联固化。
游离的异氰酸酯基与脲基上的活泼氢反应，使分子链发生交联形成体型网状结构。
在本实验中，合成的是软质泡沫塑料，交联反应相对较少，但也存在。
聚氨酯泡沫塑料的软硬取决于所用的羟基聚醚或聚酯，使用较高分子量及相应较低羟值的线型聚醚或聚酯时，得到的产物交联度较低，制得的是线性聚氨酯，为软质泡沫塑料；若用短链或支链的多羟基聚醚或聚酯，所得聚氨酯的交联密度高，为硬质泡沫塑料，伸长率小于10%，复原慢；此外还有半硬质泡沫塑料，性能在上述两种之间。
除了软硬之外，泡沫塑料还有开孔和闭孔之分，前者类似于海绵，具有相互联通的小孔结构，而后者则是由高聚物包裹起来的气囊所构成。
在发泡塑料中，多孔结构可以由聚合本身放出，也可以加入发泡剂，如碳酸氢铵、挥发性溶剂，或者直接在预聚物中吹入气体。
聚氨酯属于聚合反应本身产生气体，异氰酸酯可以与任何带有活泼氢的物质反应，当与水反应时，会产生二氧化碳和有机胺类，后者会继续与异氰酸酯反应，即扩链。
在泡沫塑料的制备过程中，也会使用催化剂，二价的有机锡、锌盐或三级胺，都能活化异氰酸酯。
聚氨酯泡沫塑料有三种制备方法，分别是预聚体法、半预聚体法和一步法，前两者是先聚合、扩链生成预聚体，再进行发泡、交联等，适于制备硬质泡沫塑料。
聚氨酯发泡工艺简介
经化学反响并发泡后即得到泡沫塑料。
在我国，一些中小型工厂中手工发泡仍占有重要的地位。
手工浇注也是机械浇注的根底。
但在批量大、模具多的情况下手工浇注是不适宜的。
批量生产、规模化施工，一般采用发泡机机械化操作，效率高。
2．一步法及预聚法目前，硬质聚氨酯泡沫塑料都是用一步法生产的，也就是各种原料进行混合后发泡成型。
为了生产的方便，目前不少厂家把聚醚多元醇或(及)其它多元醇、催化剂、泡沫稳定剂、发泡剂等原料预混在一起，称之为“ 白料〞，使用时与粗MDI(俗称“ 黑料〞)以双组分形式混合发泡，仍属于“ 一步法〞，因为在混合发泡之前没有发生化学反响。
早期的聚氨酯硬泡采用预聚法生产。
这是因为当时所用的多异氰酸酯原料为TDI-80。
由于TDI 粘度小，与多元醇的粘度不匹配；TDI 在高温下挥发性大；且与多元醇、水等反响放热量大，假设用一步法生产操作困难，故当时多用预聚法。
假设把全部TDI 和多元醇反响，制得的端异氰酸酯基预聚体粘度很高，使用不便。
硬泡生产中所指的预聚法实际上是“ 半预聚法〞。
即首先TDI 与局部多元醇反响，制成的预聚体中NCO 的质量分数一般为20%～25%。
由于TDI大大过量，预聚体的粘度较低。
预聚体再和聚酯或聚醚多元醇、发泡剂、外表活性剂、催化剂等混合，经过发泡反响而制得硬质泡沫塑料。
预聚法优点是：发泡缓和，泡沫中心温度低，适合于模制品；缺点是：步骤复杂、物料流动性差，对薄壁制品及形状复杂的制品不适用。
自从聚合MDI 开发成功后，TDI 已根本上不再用作硬质泡沫塑料的原料，一步法随之取代了预聚法。
浇注成型工艺浇即就是将各种原料混合均匀后，注入模具或制件的空腔内发泡成型。
聚氨酯硬泡的浇注成型可采用手工发泡或机械发泡，机械发泡可采用间歇法及连续法发泡方式。
机械浇注发泡的原理和手工发泡的相似，差异在于手工发泡是将各种原料依次称入容器中，搅拌混合；而机械浇注发泡那么是由计量泵按配方比例连续将原料输入发泡机的混合室快速混合。
聚氨酯泡沫生产工艺
聚氨酯泡沫生产工艺
聚氨酯泡沫是一种常见的绝缘材料和填充材料，具有轻质、隔音、隔热、耐用等特点。
其生产工艺主要包括原料准备、反应混合、发泡、硬化和加工等环节。
首先，原料准备是聚氨酯泡沫生产的第一步。
常见的原料包括多元醇、异氰酸酯、发泡剂、催化剂、表面活性剂等。
这些原料需要按照一定比例进行配比，并且需要保证其质量和纯度。
接下来，原料进行反应混合。
首先将多元醇与异氰酸酯进行混合，形成聚合反应。
催化剂和表面活性剂的添加可以促进反应的进行，并提高聚氨酯泡沫的物理性能。
然后，将反应混合物进行发泡。
在混合过程中加入发泡剂，通过空气的释放形成气泡，使混合物膨胀成泡沫状。
发泡剂的添加量和质量直接影响到泡沫的发泡性能和质量。
发泡完成后，泡沫需要经过硬化。
这个过程需要一定的时间，以便让泡沫中的化学反应充分进行，使泡沫能够形成坚固的结构。
硬化时间一般需要几小时到几天不等，具体时间取决于泡沫的厚度和环境温度。
最后，经过硬化的聚氨酯泡沫可以进行加工和成型。
泡沫可以根据需要进行切割、打磨、抛光等加工，以适应不同的使用需求。
此外，聚氨酯泡沫还可以进行表面处理，如涂覆、印刷等，以提高其外观和使用性能。
综上所述，聚氨酯泡沫生产工艺涉及原料准备、反应混合、发泡、硬化和加工等多个环节。
合理控制每个环节的操作和参数，可以生产出质量优良的聚氨酯泡沫产品。
聚氨酯发泡工艺详解
聚氨酯发泡工艺详解(总28页)本页仅作为文档封面，使用时可以删除This document is for reference only-rar21year.March聚氨酯发泡工艺聚氨酯发泡工艺聚氨酯发泡工艺一、发泡聚氨酯的优点/Article26079.html发泡聚氨酯由双组分组成，甲组分为多元醇，乙组分为异氰酸酯，施工时两组分进入喷涂机械中混合喷出，呈雾状，一分钟发泡凝固成型。
这种材料近几年才引进，用于建筑保温防水经过二、三年的使用，有较多的了解，优点很多，使用范围很广。
1.保温性能好。
导热系数0. 025左右，比聚苯板还好，是目前建筑保温较好的材料。
2.防水性能好。
泡沫孔是封闭的，封闭率达95% ,雨水不会从孔间渗过去。
3.因现场喷涂，形成整体防水层，没有接缝，任何高分子卷材所不及，减少维修工作量。
4.粘结性能好。
能够和木材、金属、砖石、玻璃等材料粘结得非常牢固，不怕大风揭起。
5.用于新作屋面或旧屋面维修都很适宜特别是旧屋面返修，不必铲除原有的防水层和保温层，只需清除表面的灰、砂杂物，即可喷涂。
6.施工简便速度快。
每日每工可喷200多平米，有利于抢进度。
7.收头构造简单。
喷涂发泡聚氨酯收头，不用特别处理，大为简化。
如使用卷材，在女儿墙处，需留凹槽，收头在凹槽内;若不能留凹槽，需用扁铁封钉收头，还要涂嵌缝膏。
8.经济效益好。
如果把保温层和防水层分开，不仅造价高，而且工期长，而发泡聚氨酯一次成活。
9.耐老化好。
据国外已用工程总结和研究测试获知，耐老化年限可达30年之久。
二、发泡聚氨酯的应用1.平屋面防水保温不上人屋面加喷一道彩色涂料，作为保护层;上人屋面，在上坐浆铺面砖。
2.瓦顶坡屋面将发泡聚氨酯喷在望板下沿，瓦块座浆在望板上，不会发生滑动。
3.墙体保温发泡聚氨酯用作墙体保温更具优越性装。
配式大墙板，喷在板肋间，粘结好又严密。
如用空心砌块，可将发泡聚氨酯喷在孔洞内，塞充饱满冻库的墙壁，喷涂尤佳。
pu发泡工艺技术
pu发泡工艺技术PU发泡工艺技术是一种利用聚氨酯材料进行发泡制作的技术。
该技术可以使用于各种行业和领域，如建筑、汽车、家具、电子等。
在PU发泡工艺技术中，聚氨酯材料是通过化学反应组成的，形成一个具有轻质孔隙结构的发泡体。
PU发泡工艺技术主要包括材料准备、混合、注塑、发泡、固化等步骤。
首先，需要准备好聚氨酯材料，通常是由两种液体材料混合而成的。
然后，将这两种液体材料按一定比例混合，使其达到适合发泡的状态。
接下来，将混合的材料注入模具中。
模具可以根据需要制作成任何形状，以满足产品的要求。
在注塑过程中，材料开始发生变化，逐渐充满整个模具，并形成一个密闭的空腔。
在发泡阶段，注塑的材料会发生化学反应，产生气体，使整个空腔膨胀。
这样，PU发泡材料就形成了一个轻质、高强度的聚氨酯泡沫。
最后，通过固化工艺，使聚氨酯泡沫发泡体完全固化。
固化的时间和温度取决于具体的产品要求和材料性质。
完成固化后，就可以将PU发泡制品取出模具，得到成品。
PU发泡工艺技术具有许多优点。
首先，PU发泡材料具有优良的绝缘性能，可以在电子领域中广泛应用。
其次，由于聚氨酯材料的性质可调，可以制作出各种不同硬度、厚度和形状的产品。
另外，PU发泡材料重量轻、强度高，可以减少产品的重量和成本。
PU发泡工艺技术的应用范围很广。
在建筑领域，可以用来制作隔热材料、隔音材料和防水材料等。
在汽车领域，可以用于制作车座、车门和车顶等。
在家具领域，可以用于制作床垫、沙发和椅子等。
此外，PU发泡材料还可以用于制作包装材料、运动器材和医疗器械等。
总之，PU发泡工艺技术是一种十分重要且具有广泛应用的技术。
它通过化学反应和物理变化，将聚氨酯材料转化为轻质、高强度的泡沫制品。
这种技术不仅可以满足各种行业和领域的需求，同时也具有良好的环保性能。
随着科学技术的不断进步，PU发泡工艺技术将在更多领域中发挥作用，为人们的生活带来更多便利和舒适。
PU发泡工艺介绍解析
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聚氨酯化学：A料跟B料之比
对于座椅泡沫而言（TDI系统及TDI&MDI系统）来说， 其对应关系为：
A料 P1：100
B料（软泡） 30-50
B料（硬泡）
根据实际羟值和水份计算，通常要 远高于软泡
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聚醚组合料
2、新制的泡沫需在自然状态下熟化72小时方可取 样，取样应放在恒温恒湿内（GB/T2918规定的温 度是23±2℃，相对湿度50±5%）。
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发泡测试标准
硬度：压陷硬度（ILD）、压缩硬度（CLD） 这两种测试方法的主要区别是泡沫塑料的加载面积，在ILD试验中
样件受压面积是323CM2，而CLD是将整个样件进行压缩。在此，我 们只讨论ILD试验方法。 在ILD试验中，试样大小是38*38*50mm，试验的压头直径200mm （压头底边有R=10的圆角），支撑板开有6mm的孔，孔间距20mm。 压头加压速度（100±20）mm/min，首先以5N的压力作为下压零点， 从零点开始下压试样厚度的70%，再以同样的速度卸荷，重复加压、 卸荷三次，作为预压，重复预压三次后立即以相同的速度压陷试样， 压头压入试样的厚度分别为25±1%、65±1%，到达变形量之后保持 30±1s记录相对压陷值，记下的值即为该压陷变量下的压陷硬度。
3
聚氨酯定义
➢主链上含有--NHCO-- 基团聚合物通称为聚 氨酯甲酸酯简称为聚氨酯。
➢简称PU。
4
聚氨酯分类
➢根据原料不同和配方的变化，分为软质、 半硬质和硬质泡沫。
软质：座椅，头枕，海绵… 半硬质：扶手，方向盘； 硬质：方向盘芯、冷库保温防水。
聚氨酯发泡原理
聚氨酯发泡原理聚氨酯是一种常见的聚合物材料，其发泡原理是指在一定条件下，通过添加发泡剂，使得聚氨酯在发泡过程中产生气泡，从而形成泡沫材料。
聚氨酯泡沫具有轻质、隔热、隔音等优良性能，因此在建筑、家具、交通工具等领域得到广泛应用。
本文将从聚氨酯发泡的原理入手，介绍其发泡过程和影响因素。
首先，聚氨酯发泡的原理是基于发泡剂的作用。
一般情况下，聚氨酯泡沫的发泡剂主要包括物理发泡剂和化学发泡剂两种。
物理发泡剂是通过在聚氨酯体系中加入具有一定溶解度的液体或气体，当体系受热时，发泡剂迅速汽化或挥发，产生气泡。
而化学发泡剂则是在发泡过程中通过化学反应产生气体，使聚氨酯体系发生膨胀。
这两种发泡剂的作用机理不同，但都能有效地促进聚氨酯的发泡过程。
其次，聚氨酯发泡过程是一个复杂的物理化学过程。
在发泡过程中，聚氨酯体系中的发泡剂在受热的作用下迅速膨胀，产生大量气泡，使得聚氨酯体系体积急剧增大。
同时，发泡剂的汽化或挥发也会带走部分体系内的热量，使得发泡过程伴随着吸热反应。
这些气泡在聚氨酯体系中形成闭孔结构，从而赋予泡沫材料优良的隔热和隔音性能。
此外，影响聚氨酯发泡的因素有很多，主要包括发泡剂的种类和用量、发泡温度、发泡时间等。
发泡剂的种类和用量直接影响着聚氨酯泡沫的密度和气孔结构，从而影响其力学性能和隔热性能。
发泡温度和发泡时间则决定了发泡过程中发泡剂的挥发速度和泡沫的成型时间，对泡沫的质量和生产效率有重要影响。
综上所述，聚氨酯发泡原理是一个复杂的物理化学过程，需要合理选择发泡剂和控制发泡条件，才能获得理想的泡沫材料。
对于聚氨酯泡沫的应用，了解其发泡原理和影响因素，有助于优化生产工艺，提高产品质量，拓展应用领域。
希望本文的介绍能够帮助读者更好地理解聚氨酯发泡原理，为相关领域的研究和生产提供参考。
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必须要给体系施加一定的自由能(ΔF)，如下式表示
ΔF＝γA
式中： ΔF为自由能；γ为表面张力； A为气泡界面总面积
由于在液体泡沫体系中，始终存 在着气-液两个相界面表面积减少的 趋势，如若不给予体系足够的自由
能。那么，液相中的气泡就会产生 合并或气泡崩塌现象。
(4)气泡液膜的双面电性效应对泡膜的减薄 也有一定作用。
下列因素能促使气泡液膜减薄，使液膜破裂。
(1)因液膜的毛细管作用使液膜产生流散，其中因重 力作用产生的流散现象影响最大。
(2)气泡壁液膜因个别部位上的热点或消泡助剂的存 在造成表面张力降低。
Chemistry and Technology of Polyurethane Polyurethane Foam
第四章 聚氨酯泡沫
4.1 性能特点及分类
聚氨酯泡沫塑料：由大量微细孔洞及聚氨酯 树脂孔壁组成的多孔性聚氨酯材料，一般称之 为“聚氨酯泡沫塑料”（Polyurethane Foam or Cellular Polyurethane)。
聚氨酯泡沫是聚氨酯材料中用量最大的品 种之一，用量在50％以上。
主要特征：多孔性、低密度、比强度高、无臭、 透气性好（软泡）、高绝热性（硬泡）、泡 孔均匀、耐老化，对金属、木材、玻璃、纤 维等具有很强的粘附性。
根据所用原料品种不同及配方用量的变化， 可以制成不同密度、不同性能的软泡、半硬 质以及硬质泡沫材料，用于各种保温隔热材 料、缓冲材料、座椅靠垫及床垫等。
dγ=－ΣΓdμ
其中：Γ为组分的化学电位； μ为该组分的表面过剩量
根据上述关系，在一定数量溶质的情况下，表面积 的增加将使表面过剩量减少。提高表面张力将会阻碍 表面积的进一步扩大，即阻碍气泡膜进一步减薄。因 此，降低表面张力能阻止泡壁的减薄，有助于气泡的 稳定。
气泡壁膜上的液体，由于毛细管作用，会产生液体流散 现象(drainage)，这是影响泡孔稳定的因素之一。
• 根据上式的原理在体系中加入降 低表面张力γ的物质,如硅油类表 面活性剂，可在同样能量ΔF的 条件下获得较大的气泡界面总面 积(A)，因此，加入适当的表面 活性剂有利于生成细微的气泡分 散体。
根据经典理论，在发泡过程中，圆球状气泡内的气 体压力比周围液体的压力要大，小气泡中气体的压力 要比大气泡中的气体压力要大，它们的压力与压力差 分别以Δp和Δp'表示
气泡壁部分放大剖面模型
液体流散的结果势必造成气泡液膜膜 壁变薄，对气泡的稳定性越发不利，而 液体粘度越大，液体的流散就越困难， 因此，液体粘度的增加，无疑将对泡沫 的稳定起到积极的作用。
如在液体反应体系中添加某些能促进液体凝胶反 应的催化剂，加速液体粘度增加速度，必将使液膜流 散量减少，有利泡沫体稳定性的增加。
在配方中加入诸如硅油等助剂，可降低液 体物料的表面张力，能使气体尽快地进入自 行“核化”区域（Ⅱ区）；
在原料温度条件一定的情况下，使用较强 的促进气体发生的催化剂，也能迅速提高物 料中的气体浓度，使系统加速进入自行“核 化”区域，并产生较多的气体。以得到更多、 更细密的泡沫体。
二、泡沫的稳定作用 1、气相的作用
根据上述分析，避免泡沫液膜变薄，提高泡 沫稳定性的因素,总结归纳如下： (1)增加气泡总的表面积，即增加自由能。 (2)当气泡液膜壁变薄时，减少被吸附组分的表 面过剩量，使表面张力增加，表面积增加所 需的自由能，可阻止泡膜壁变薄和破裂。
(3)增加物料粘度能有效地延阻气泡膜壁减 薄的趋势，该因素最为重要，在聚氨酯发 泡反应的40～60s内，该因素的影响力将 超过其他因素。
气泡内压力：Δp=2γ/R
压力差：Δp'= 2γ( 1 - 1 ) R1 R2
γ为表面张力；R为气泡半径； R1,R2分别为小气泡和大气泡的半径
随着时间的推移，小气泡会逐渐扩大、 扩散并合并到大气泡中、使气泡的形状和体 积逐渐变大。如果在配方中添加有利于降低 表面张力的助剂，可降低大、小气泡间的压 力差，提高泡沫的稳定性，能生产出泡孔较 细密的泡沫结构。
PU foam type
PU foam type
Rigid foam
Density kg/m3
10-200
Approximate mixing ratio (polyol/isocyanate)
1:1
Rigid integral-skin foam
180-1100
1:1
Semi-rigid integral-skin foam
150-1100
2:1
Semi-rigid filling foam
100-300
2:1
Cold-curing flexible foam
20-70
3:1
Hot-curing flexible foam
25-50
2:1
4.2 聚氨酯泡沫制备的化学反应
聚氨酯泡沫体的制备是比较复杂的过程，它主要有 以下几个特点： ①反应速度快。 ②聚氨酯泡沫体的合成过程伴随着大量热量放出。 ③反应类型复杂、多样，且彼此间有选择性和竞争性。 ④从原料到产品，相态会产生突变，体积会快速增长。 ⑤聚氨酯制备所用基础原料来源多样。
2、液相的作用 作为气液两相的另一方，液体的作用是气泡 稳定的另一主题。不论液体表面张力如何，纯 净的液体都不可能得到稳定的气泡。如若需要 获得相对稳定的气泡。则必须具备以下两个条 件
第一、体系中至少具备两个以上的组分
第二、体系中的一个组成部分优先吸附在气泡表面
根据Gibbs理论，液体的表面张力是由被吸附溶质的 类型和数量决定的。
在聚氨酯泡沫发展过程中，在工艺技术上有两 大突破，有效地推动了这一品种的高速增长。 第一、使用廉价的聚醚多元醇取代聚酯多元醇。 第二、聚氨酯泡沫塑料专用催化剂的研制和使用是该 材料得以高速发展的“催化剂”。 第三、各种加工新装备的研制和使用。
由于生产工艺的不同以及配方组分的可调性，聚氨 酯可以制备许多不同品种的泡沫塑料，分类如下。 ⑴硬泡及软泡 ⑵高密度及低密度泡沫 ⑶聚酯型、聚醚型泡沫 ⑷TDI型、MDI型泡沫 ⑸聚氨酯泡沫及聚异氰脲酸酯泡沫 ⑹一步法及预聚法生产 ⑺连续法及间歇法生产 ⑻块状泡沫和模塑泡沫
NHCONH + CO2
上述几个反应产生大量热量，这此热量可促使反应 体系温度的迅速增加，使发泡反应在很短的时间内完 成。并且，反应热为物理发泡剂(辅助发泡剂)的气化发 泡提供了能量。
2）交联反应
在聚氨酯的合成过程中，所用原料官能度通常均 大于2或等于2，当f＝2时，正常条件下反应得到线形 分子，当f>2时，生成的聚氨酯分子将出现支化和交联 网状结构，在某些特殊条件下，即使是f＝2，也能生 成支化和交联网状结构。
根据拉派莱斯和扬氏(Laplace， young)理论，液相泡孔壁膜由于在 ①和②处的压力低于壁膜③处的压 力，使壁膜③处的液体向①、②二 处流散（压力流散），同时由于重 力的影响，大部分液体将向②处流 动（重力流散） 。液体流散数量与 ①、 ② 两端距离L成正比关系，即L 距离越大，液体的流散量越大。
物料体系温度升高，液体粘度将下降，表面张力减 小，气泡液壁减薄的趋势增加，会加速气泡壁膜的破 裂。
在泡沫稳定中还存在双面电性效应，例如气泡膜 壁双面上的离子型表面活性剂，由于气泡的膨胀， 在液膜被牵引的情况下，会在液膜的内、外表面上 产生电荷积累，当膜壁面靠近时。电性的相斥力将 会阻止气泡膜壁变薄，而液壁两面的范德华力在相 互吸引的作用下，会使气泡壁膜变薄，但这种作用 力相对较弱。
聚氨酯化学与工艺
Chap.4 聚氨酯泡沫塑料
• 4.1 性能特点及分类 • 4.2 聚氨酯泡沫塑料合成的化学反应 • 4.3 聚氨酯泡沫体的胶体化学及物理化学
教学目的及要求
通过本章的学习，了解聚氨酯泡沫材料的 分类，熟悉掌握形成泡沫的化学反应、成 泡原理、稳定原理，了解泡沫材料的加工 工艺方法，了解块状泡沫、模塑泡沫的制 备方法，掌握制备泡沫材料所用原料种类， 熟悉软泡、硬泡、高回弹等泡沫的配方计 算方法，了解泡沫材料的用途。
在聚氨酯的合成过程中，生成的脲基和氨基甲酸酯 都含有－NH－结构，在高温下（120℃～140℃）和 100℃下和－NCO反应生成脲基甲酸酯和缩二脲交联。
NCO + NHCOOR NCO + NHCONH
NHCON COOR NHCO N CONH
3）异氰酸酯的自聚反应
异氰酸酯的三聚化反应也是十分重要的反应之一， 在适当的催化剂下，生成N-C六元环结构，目前已发展 成为异脲氰酸酯类型的泡沫塑料（PIR)。
基团的反应式如下：
NCO + HO
NHCOO
在有水存在的发泡体系中，例如聚氨酯软泡发泡 体系、水发泡聚氨酯硬泡体系，多异氰酸酯与水的反 应不仅是生成脲的交联(凝胶)反应，而且是重要的产气 发泡反应。所谓“发泡反应”， 一般是指有水与异氰 酸酯反应生成取代脲，并放出CO2的反应。
NCO + H2中反应或依靠反应产生的温度产生 气体物质并使气体挥发。随着反应的进行和反应热量 的大量产生，气体物质的发生量和挥发量不断增加。 气体浓度增加到超过饱和浓度后，在溶液相中开始形 成细微的气泡、并上升，即发泡历程中所示的I区。在I 区即将结束时，在液相聚氨酯混合物料中即出现乳白 现象。该时间在聚氨酯泡沫体生成中称为乳白时间 (cream time)。
聚氨酯材料的发泡成型过程 是物理、化学作用同时存在 并相互影响的过程，影响泡 沫上升、凝固的过程比较复 杂。
1） 基本反应(-NCO与-OH、-NH2、H2O的反应） 多元醇与多异氰酸酯生成聚氨酯的反应，是所有
聚氨酯泡沫塑料制备中都存在的反应。发泡过程中 的“凝胶反应”一般即指氨基甲酸酯的形成反应。 因为泡沫原料采用多官能度原料，得到的是交联网 络，这使得发泡体系能够迅速凝胶。