腳輪材料——聚氨酯的70個基本概念，讓你輕松成為聚氨酯高手（下）
東瑞腳輪材料：
51.泡沫制備的基本反應
答：是指-NCO與-OH、-NH2、H2O的反應，與多元醇反應時，發泡過程中的“凝膠反應”一般即指氨基甲酸酯的形成反應。因為泡沫原料采用多官能度原料，得到的是交聯網絡，這使得發泡體系能夠迅速凝膠。
在有水存在的發泡體系中，產生發泡反應。所謂“發泡反應”， 一般是指有水與異氰酸酯反應生成取代脲，并放出CO2的反應。
52.氣泡的成核機理
原料在液體中反應或依靠反應生產的溫度產生氣體物質并使氣體揮發。隨著反應的進行和反應熱量的大量產生，氣體物質的發生量和揮發量不斷增加。氣體濃度增加超過飽和濃度后，在溶液相中開始形成維系的氣泡并上升。
53.泡沫穩定劑在聚氨酯泡沫制備中的作用
答:具有乳化作用，使泡沫物料各組分間的互溶性增強;加入有機硅表面活性劑后，由于它大大降低了液體的表面張力γ ，氣體分散時所需增加的自由能減少，使分散在原料中的空氣在攪拌混合過程中更易成核，有助于細小氣泡的產生，提高了泡沫的穩定性。
54.泡沫的穩定機理
答：加入適當的表面活性劑有利于生成細微的氣泡分散體。
55.開孔泡沫與閉孔泡沫的形成機理
答：開孔泡沫形成機理：大多情況是在氣泡內產生大壓力時由于凝膠反應形成的泡孔壁強度不高，不能承受氣體壓力升高引起的壁膜拉伸，氣泡壁膜便被拉破，氣體從破裂處逸出，形成開孔泡沫。
閉孔泡沫形成機理：對于硬泡體系，由于采用多官能度、低分子量的聚醚多元醇與多異氰酸酯反應，凝膠速度相對較快，在泡孔內氣體不能擠破泡壁，從而形成以閉孔為主的泡沫塑料。
56.物理發泡劑與化學發泡劑發泡機理
答：物理發泡劑：物理發泡劑就是泡沫細孔是通過某一種物質的物理形態的變化，即通過壓縮氣體的膨脹、液體的揮發或固體的溶解而形成的。
化學發泡劑：化學發泡劑是那些經加熱分解后能釋放出二氧化碳和氮氣等氣體，并在聚合物組成中形成細孔的化合物。
57.軟質聚氨酯泡沫的制備方法
答：一步法和預聚體法
預聚體法：即先由聚醚多元醇和過量的TDI反應，制成含有游離NCO基的預聚體，后與水、催化劑、穩定劑等混合制成泡沫。
一步法：各種原料通過計算直接進入混合頭混合，一步制造泡沫塑料，可分為連續式和間歇式。
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58.水平發泡與垂直發泡的特點
答：水平發泡特點：邊膜提升法：該方法在原始水平發泡機基礎上增加了向上牽引側紙裝置，使泡沫邊緣與中部同步上漲發泡，從而制得接近平頂的泡沫塊。平衡壓板法：特點是采用了頂紙和頂部蓋板。溢流槽法：特點是采用溢流槽和傳送帶降落板。
垂直發泡特點：可以用較小的流量得到大截面積的泡沫塊料，而通常用水平發泡機要得到同樣截面的塊料，流量水平要比垂直發泡大3～5倍;由于泡沫塊橫截面大，不存在上下表皮，邊皮也較薄，因而大大減少了切割損失;設備占地面積小，廠房高度約12～13m，廠房和設備投資費用較水平發泡工藝的低;可以方便地通過更換料斗及模型，可生產圓柱形或矩形泡沫體，特別是可生產供旋切的圓塊泡坯料。
59.軟泡制備原料選擇基本要點
答：多元醇：用于普通塊狀泡沫的聚醚多元醇，分子量一般為3000～4000，以聚醚三醇為主。高回彈泡沫則多采用分子量在4500～6000的聚醚三醇。分子量增加時，泡沫的拉伸強度、伸長率和回彈性提高;同類聚醚的反應活性下降。聚醚的官能度增加，則反應相對加快，生成聚氨酯的交聯度提高，泡沫硬度隨之提高，伸長率下降。異氰酸酯:聚氨酯軟塊泡的異氰酸酯原料以甲苯二異氰酸酯(TDI-80)為主。而活性相對較低的TDI-65僅用于聚酯型聚氨酯泡沫或特殊的聚醚型泡沫。催化劑:塊狀軟泡發泡用的催化利大致分為二類：一類是有機金屬化合物，以辛酸亞錫為常用;另一類是叔胺、以雙(二甲氨基乙基)醚常用。泡沫穩定劑:在聚酯型聚氨酯塊狀泡沫中以非硅系表面活性劑為主，聚醚型塊狀發泡中主要采用有機硅—氧化烯烴共聚合物。發泡劑: 一般在制造密度大于21千克每立方米的聚氨酯軟塊泡時，只使用水作發泡劑;在低密度配方中才使用二氯甲烷(MC)等低沸點化合物作輔助發泡劑。
60.環境條件對塊狀泡沫物性的影響
答：溫度的影響：聚氨酯的發泡反應隨著物料溫度上升而加快，在敏感的配方中將會引起燒芯和著火的危險。空氣濕度的影響：隨著濕度的增加，由于泡沫中的異氰酸酯基團部分與空氣中的水分反應，泡沫的硬度有所下降，伸長率增加;由于脲基的增加，泡沫的拉伸強度有所增加。大氣壓的影響：對同樣的配方，當在海拔較高的地方發泡時，密度明顯降低。
61.冷模塑軟泡與熱模塑泡沫所用原料體系主要區別
答：冷熟化模塑所用原料的反應活性較高，熟化時無需外部供熱，依靠體系產生的熱量，短時間即可基本上完成熟化反應，原料注模后幾分鐘內即可脫模。 熱熟化模塑泡沫的原料反應活性較低，反應混合物在模具中發泡結束后，需要連同模具一起加熱，泡沫制品在烘道中熟化完全后才能脫模。
62.冷模塑軟泡與熱模塑泡沫相比有何特點
答：①生產過程中不需外部提供熱量，可節省大量熱能;②sag系數(壓陷比)高，舒適性能好;③回彈率高;④不加阻燃劑的泡沫也有一定的阻燃性能;⑤生產周期短，可節省模具，節約成本。
63.軟泡與硬泡各自的特點與用途
答：軟泡特點：聚氨酯軟泡的泡孔結構多為開孔的。一般具有密度低、彈性回復好、吸音、透氣、保溫等性能。用途：主要用作家具、墊材、交通工具座椅墊材、各種軟性襯墊層壓復合材料，工業和民用上也把軟泡用作過濾材料、隔音材料、防震材料、裝飾材料、包裝材料及隔熱保溫材料等。
硬泡特點：聚氨酯泡沫具有重量輕、比強度高、尺寸穩定性好;聚氨酯硬泡的絕熱性能優越;粘合力強;老化性能好，絕熱使用壽命長;反應混合物具有良好的流動性，能順利地充滿復雜形狀的模腔或空間;聚氨酯硬泡生產原料的反應性高，可以實現快速固化，能在工廠中實現高效率、大批量生產。
用途：用作冰箱、冷柜、冷藏集裝箱、冷庫等的保溫層材料，石油輸送管道及熱水輸送管道保溫層，建筑墻壁及屋頂保溫層、保溫夾心板，等等。
64.硬泡配方設計要點
答：多元醇 ：用于硬泡配方的聚醚多元醇一般是高官能度、高羥值(低分子量)聚氧化丙烯多元醇;異氰酸酯：目前用于硬泡的異氰酸酯主要是多亞甲基多苯基多異氰酸酯(一般稱PAPI)，即粗MDI、聚合MDI; 發泡劑:(1)CFC發泡劑(2)HCFC及HFC發泡劑(3)戊烷發泡劑(4)水; 泡沫穩定劑:用于聚氨酯硬泡配方的泡沫穩定劑一般是聚二甲基硅氧烷與聚氧化烯烴的嵌段聚合物，目前大多數泡沫穩定劑以Si-C型為主;催化劑:硬泡配方的催化劑以叔胺為主，在特殊場合可使用有機錫催化劑;其它助劑:根據聚氨酯硬泡制品的不同用途要求與需要，還可在配方中加入阻燃劑、開孔劑、發煙抑制劑、防老劑、防霉劑、增韌劑等助劑。
65.整皮模塑泡沫制備原理
答:整皮模塑泡沫塑料(integral skin foam，簡稱ISF)又稱自結皮泡沫塑料(self skinning foam)，是在制造時自身產生致密表皮的泡沫塑料。
66.聚氨酯微孔彈性體的特點及用途
答：特點：聚氨酯彈性體是一種嵌段聚合物，一般由低聚物多元醇柔性長鏈構成軟段，以二異氰酸酯及擴鏈劑構成硬段，硬段和軟段交替排列，形成重復結構單元。除含有氨酯基團外，聚氨酯分子內及分子間可形成氫鍵，軟段和硬段可形成微相區并產生微觀相分離。
67.聚氨酯彈性體由哪些主要性能特點
答：性能特點：1、較高的強度和彈性，可在較寬的硬度范圍內(邵氏A10～邵氏D75)保持較高的彈性;一般無需增塑劑可達到所需的低硬度，因而無增塑劑遷移帶來的問題;
2、在相同硬度下，比其它彈性體承載能力高;
3、優異的耐磨性，其耐磨性是天然橡膠的2～10倍;
4、耐油脂及耐化學品性優良;芳香族聚氨酯耐輻射;耐氧性和耐臭氧性能優良;
5、抗沖擊性高、耐疲勞性及抗震動性好，適于高頻撓屈應用;
6、低溫柔順性好;
7、普通聚氨酯不能在100 ℃以上使用，但采用特殊的配方可耐140 ℃高溫;8、模塑和加工成本相對較低。
68.聚氨酯彈性體根據多元醇、異氰酸酯、制造工藝等分類
答：1.按低聚物多元醇原料分，聚氨酯彈性體可分為聚酯型、聚醚型、聚烯烴型、聚碳酸酯型等，聚醚型中根據具體品種又可分聚四氫呋喃型、聚氧化丙烯型等;
2.根據二異氰酸酯的不同，可分為脂肪族和芳香族彈性體，又細分為TDI型、MDI型、IPDI型、NDI型等類型;從制造工藝分，傳統上把聚氨酯彈性體分為澆注型(CPU)、熱塑性(TPU)、混煉型(MPU)三大類。
69.從分子結構上看影響聚氨酯彈性體性能的因素有?
答：從分子結構上看，聚氨酯彈性體是一種嵌段聚合物，一般由低聚物多元醇柔性長鏈構成軟段，以二異氰酸酯及擴鏈劑構成硬段，硬段和軟段交替排列，形成重復結構單元。除含有氨酯基團外，聚氨酯分子內及分子間可形成氫鍵，軟段和硬段可形成微相區并產生微觀相分離。這些結構特點使得聚氨酯彈性體具有優異的耐磨性和韌性，以“耐磨橡膠”著稱。
70.普通聚酯型和聚四氫呋喃醚型彈性體的性能區別
答：聚酯分子中含有較多的極性酯基(-COO-)，可形成效強的分子內氫鍵，因而聚酯型聚氨酯具有較高的強度、耐磨及耐油性能。
聚醚多元醇制得的彈性體具有較好的水解穩定性、耐候性，低溫柔順性和耐霉菌性等性能。
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