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1、聚氨酯化学与工艺聚氨酯化学与工艺Chap.4聚氨聚氨酯泡沫塑料酯泡沫塑料4.5 4.5 软质聚氨酯泡沫塑料软质聚氨酯泡沫塑料4.6 4.6 硬质聚氨酯泡沫塑料硬质聚氨酯泡沫塑料4.74.7聚氨酯半硬泡聚氨酯半硬泡教学目的及要求教学目的及要求 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。3.垂直发泡垂直发泡工艺及设备工艺及设备垂直发泡垂直发泡垂直发泡垂直发泡(又称又称又称又称竖式发泡竖式发泡竖式发
2、泡竖式发泡)工艺即在垂直输送带工艺即在垂直输送带工艺即在垂直输送带工艺即在垂直输送带上完成发泡的工艺。其基本工艺过程是：上完成发泡的工艺。其基本工艺过程是：上完成发泡的工艺。其基本工艺过程是：上完成发泡的工艺。其基本工艺过程是：将经混合头将经混合头将经混合头将经混合头充分混合的发泡物料送入发泡装置底部，物料向上发充分混合的发泡物料送入发泡装置底部，物料向上发充分混合的发泡物料送入发泡装置底部，物料向上发充分混合的发泡物料送入发泡装置底部，物料向上发泡，进入衬有聚乙烯薄膜的定型槽，在泡沫四周，用泡，进入衬有聚乙烯薄膜的定型槽，在泡沫四周，用泡，进入衬有聚乙烯薄膜的定型槽，在泡沫四周，用泡，进入衬
3、有聚乙烯薄膜的定型槽，在泡沫四周，用垂直方向的传送带以与泡沫上涨相同的速度把连续的垂直方向的传送带以与泡沫上涨相同的速度把连续的垂直方向的传送带以与泡沫上涨相同的速度把连续的垂直方向的传送带以与泡沫上涨相同的速度把连续的泡沫体向上输送。泡沫基本固化后，被发泡机顶部的泡沫体向上输送。泡沫基本固化后，被发泡机顶部的泡沫体向上输送。泡沫基本固化后，被发泡机顶部的泡沫体向上输送。泡沫基本固化后，被发泡机顶部的切刀切割成泡沫块，然后用水平输送机把泡沫块输送切刀切割成泡沫块，然后用水平输送机把泡沫块输送切刀切割成泡沫块，然后用水平输送机把泡沫块输送切刀切割成泡沫块，然后用水平输送机把泡沫块输送到熟化区熟化
4、和后加工。到熟化区熟化和后加工。到熟化区熟化和后加工。到熟化区熟化和后加工。垂直发泡设备示意图垂直发泡设备示意图1 1、混合后料液加入管、混合后料液加入管2 2、PEPE薄膜桶薄膜桶3 3、加热块、加热块4 4、带针输送带、带针输送带5 5、切割机、切割机垂直发泡设备垂直发泡设备垂直发泡工艺的优点如下：垂直发泡工艺的优点如下：可以用较小的流量（如可以用较小的流量（如4070kg/min)得到大得到大截面积（如截面积（如1m2m)的泡沫块料，而通常用水的泡沫块料，而通常用水平发泡机要得到同样截面的块料，流量水平要平发泡机要得到同样截面的块料，流量水平要比垂直发泡大比垂直发泡大35倍；倍；由于泡沫
5、块横截面大，不存在上下表皮，边皮由于泡沫块横截面大，不存在上下表皮，边皮也较薄，因而大大减少了切割损失；也较薄，因而大大减少了切割损失；设备占地面积小，厂房高度约设备占地面积小，厂房高度约1213m，厂房，厂房和设备投资费用较水平发泡工艺的低；和设备投资费用较水平发泡工艺的低；可以方便地通过更换料斗及模型，可生产圆可以方便地通过更换料斗及模型，可生产圆柱形或矩形泡沫体，特别是可生产供旋切的圆柱形或矩形泡沫体，特别是可生产供旋切的圆块泡坯料。块泡坯料。垂直发泡机生产的泡沫块料的长度不能垂直发泡机生产的泡沫块料的长度不能太长，密度过大或过小的泡沫在生产上也有一太长，密度过大或过小的泡沫在生产上也有
6、一定困难。但垂直发泡机的经济性定困难。但垂直发泡机的经济性(投资省、成投资省、成品率高品率高)及生产灵活性，使得到迅速发展。及生产灵活性，使得到迅速发展。4.5.2.4 软泡的后加工软泡的后加工切切 断断旋转切割旋转切割仿形切割仿形切割仿仿 形形 切切 割割仿形切割仿形切割仿形切割仿形切割旋转辊异形切割旋转辊异形切割切切 片片 2旋切片材旋切片材连续薄片旋切连续薄片旋切4.5.2.5配方原料体系对块泡性能的影响配方原料体系对块泡性能的影响1、多元醇、多元醇 用于普通块状泡沫的聚醚多元醇用于普通块状泡沫的聚醚多元醇用于普通块状泡沫的聚醚多元醇用于普通块状泡沫的聚醚多元醇，分子量一般分子量一般分子
7、量一般分子量一般为为为为30003000300030004000400040004000，以聚醚三醇为主。高回弹泡沫则多，以聚醚三醇为主。高回弹泡沫则多，以聚醚三醇为主。高回弹泡沫则多，以聚醚三醇为主。高回弹泡沫则多采用分子量在采用分子量在采用分子量在采用分子量在45004500450045006000600060006000的聚醚三醇。的聚醚三醇。的聚醚三醇。的聚醚三醇。分子量增加时，泡沫的拉伸强度、伸长率和回分子量增加时，泡沫的拉伸强度、伸长率和回分子量增加时，泡沫的拉伸强度、伸长率和回分子量增加时，泡沫的拉伸强度、伸长率和回弹性提高；同类聚醚的反应活性下降。聚醚的官能弹性提高；同类聚醚的
8、反应活性下降。聚醚的官能弹性提高；同类聚醚的反应活性下降。聚醚的官能弹性提高；同类聚醚的反应活性下降。聚醚的官能度增加，则反应相对加快，生成聚氨酯的交联度提度增加，则反应相对加快，生成聚氨酯的交联度提度增加，则反应相对加快，生成聚氨酯的交联度提度增加，则反应相对加快，生成聚氨酯的交联度提高，泡沫硬度随之提高，伸长率下降。高，泡沫硬度随之提高，伸长率下降。高，泡沫硬度随之提高，伸长率下降。高，泡沫硬度随之提高，伸长率下降。2、异氰酸酯、异氰酸酯 聚氨酯软块泡的异氰酸酯原料以聚氨酯软块泡的异氰酸酯原料以聚氨酯软块泡的异氰酸酯原料以聚氨酯软块泡的异氰酸酯原料以甲苯二异氰酸甲苯二异氰酸甲苯二异氰酸甲苯
9、二异氰酸酯（酯（酯（酯（TDITDI80)80)为主。而活性相对较低的为主。而活性相对较低的为主。而活性相对较低的为主。而活性相对较低的TDITDI6565仅仅仅仅用用用用于聚酯型聚氨酯泡沫或特殊的聚醚型泡沫。于聚酯型聚氨酯泡沫或特殊的聚醚型泡沫。于聚酯型聚氨酯泡沫或特殊的聚醚型泡沫。于聚酯型聚氨酯泡沫或特殊的聚醚型泡沫。为了使泡沫中生成脲基甲酸酯和缩二脲而提高泡为了使泡沫中生成脲基甲酸酯和缩二脲而提高泡为了使泡沫中生成脲基甲酸酯和缩二脲而提高泡为了使泡沫中生成脲基甲酸酯和缩二脲而提高泡沫交联度，一般异氰酸酯指数可控制在沫交联度，一般异氰酸酯指数可控制在沫交联度，一般异氰酸酯指数可控制在沫交联
10、度，一般异氰酸酯指数可控制在105105115115，在，在，在，在此范围内可以方便而安全地控制泡沫体的硬度。此范围内可以方便而安全地控制泡沫体的硬度。此范围内可以方便而安全地控制泡沫体的硬度。此范围内可以方便而安全地控制泡沫体的硬度。TDITDI指数在一定范围内增大，则泡沫硬度增大。但达到某指数在一定范围内增大，则泡沫硬度增大。但达到某指数在一定范围内增大，则泡沫硬度增大。但达到某指数在一定范围内增大，则泡沫硬度增大。但达到某一点后硬度不再显著增大，而撕裂强度、拉伸强度和一点后硬度不再显著增大，而撕裂强度、拉伸强度和一点后硬度不再显著增大，而撕裂强度、拉伸强度和一点后硬度不再显著增大，而撕裂
11、强度、拉伸强度和伸长率下降，闭孔率上升，回弹率下降，表面长时间伸长率下降，闭孔率上升，回弹率下降，表面长时间伸长率下降，闭孔率上升，回弹率下降，表面长时间伸长率下降，闭孔率上升，回弹率下降，表面长时间发粘，还会引起泡沫烧芯。若发粘，还会引起泡沫烧芯。若发粘，还会引起泡沫烧芯。若发粘，还会引起泡沫烧芯。若TDITDI指数过低，泡沫易指数过低，泡沫易指数过低，泡沫易指数过低，泡沫易产生裂纹，强度低，回弹差，压缩永久变形大、表面产生裂纹，强度低，回弹差，压缩永久变形大、表面产生裂纹，强度低，回弹差，压缩永久变形大、表面产生裂纹，强度低，回弹差，压缩永久变形大、表面有潮湿感。有潮湿感。有潮湿感。有潮湿
12、感。3、催化剂、催化剂 块状软泡发泡用的催化利大致分为二类：块状软泡发泡用的催化利大致分为二类：一类是有机金属化合物，以一类是有机金属化合物，以辛酸亚锡最为常用辛酸亚锡最为常用；另一类是另一类是叔胺、以双叔胺、以双(二甲氨基乙基二甲氨基乙基)醚醚(美国美国康普顿公司康普顿公司OSIOSI部产品牌号为部产品牌号为A-1A-1，美国联碳公美国联碳公司牌号司牌号NiaxNiax A-1 A-1，我国一些厂家也采用我国一些厂家也采用“A-A-1”1”称谓这种催化剂称谓这种催化剂)和三亚乙基二胺（和三亚乙基二胺（TEDATEDA，或称或称“A-33”A-33”）常用。常用。4、泡沫稳定剂、泡沫稳定剂 泡
13、沫稳定剂是泡沫配方中不可缺少的组泡沫稳定剂是泡沫配方中不可缺少的组分，分，在聚酯型聚氨酯块状泡沫中以非硅系表面在聚酯型聚氨酯块状泡沫中以非硅系表面活性剂为主，聚醚型块状发泡中主要采用有机活性剂为主，聚醚型块状发泡中主要采用有机硅硅氧化烯烃共聚合物。氧化烯烃共聚合物。一般对于低密度软泡一般对于低密度软泡采用高活性泡沫稳定剂如采用高活性泡沫稳定剂如L-580L-580、L-582L-582等；对等；对于密度为于密度为303040kg40kg立方米的高密度软泡，采立方米的高密度软泡，采用较低活性的泡沫稳定剂，如用较低活性的泡沫稳定剂，如L-520L-520、L-6202L-6202等。等。5.5.发
14、泡剂发泡剂 一般在制造密度大于一般在制造密度大于2121千克每立方米的聚千克每立方米的聚氨酯软块泡时，只使用水作发泡剂；在低密度氨酯软块泡时，只使用水作发泡剂；在低密度配方中才使用二氯甲烷（配方中才使用二氯甲烷（MCMC）等低沸点化合物等低沸点化合物作辅助发泡剂。作辅助发泡剂。为了方便地表述配方中发泡剂的发泡能力，为了方便地表述配方中发泡剂的发泡能力，可采用可采用“发泡指数发泡指数”的概念，的概念，即把相当于在即把相当于在100100份聚醚中使用的水的份数定义为发泡指数份聚醚中使用的水的份数定义为发泡指数(I(IF F F F)。发泡指数可以用以下经验式来表述发泡指数可以用以下经验式来表述发泡
15、指数可以用以下经验式来表述发泡指数可以用以下经验式来表述(m(m(m(m表示发泡表示发泡表示发泡表示发泡剂用量剂用量剂用量剂用量)：IFIFm(m(水）水）水）水）+m+m（CFCCFC1111）/10+m(MC)/7.5(/10+m(MC)/7.5(每每每每100100份聚醚）份聚醚）份聚醚）份聚醚）一般来说，发泡指数越大，泡沫塑料的密度就一般来说，发泡指数越大，泡沫塑料的密度就一般来说，发泡指数越大，泡沫塑料的密度就一般来说，发泡指数越大，泡沫塑料的密度就越低。这一经验关系依赖于温度和大气压力等条件，越低。这一经验关系依赖于温度和大气压力等条件，越低。这一经验关系依赖于温度和大气压力等条件
16、，越低。这一经验关系依赖于温度和大气压力等条件，还与配方中的其它因素，如加入阻燃剂、填充剂等还与配方中的其它因素，如加入阻燃剂、填充剂等还与配方中的其它因素，如加入阻燃剂、填充剂等还与配方中的其它因素，如加入阻燃剂、填充剂等有关。有关。有关。有关。4.5.2.6环境因素对块泡物性的影响环境因素对块泡物性的影响1.温度的影响温度的影响 聚氨酯的发泡反应随着物料温度上升而加快，聚氨酯的发泡反应随着物料温度上升而加快，聚氨酯的发泡反应随着物料温度上升而加快，聚氨酯的发泡反应随着物料温度上升而加快，在敏感的配方中将会引起烧芯和着火的危险。在敏感的配方中将会引起烧芯和着火的危险。在敏感的配方中将会引起烧
17、芯和着火的危险。在敏感的配方中将会引起烧芯和着火的危险。在生产聚氨酯软泡时，发泡时的气温环境对反在生产聚氨酯软泡时，发泡时的气温环境对反在生产聚氨酯软泡时，发泡时的气温环境对反在生产聚氨酯软泡时，发泡时的气温环境对反应性及泡沫塑料的物理性能也有一定的影响。例如，应性及泡沫塑料的物理性能也有一定的影响。例如，应性及泡沫塑料的物理性能也有一定的影响。例如，应性及泡沫塑料的物理性能也有一定的影响。例如，同样的配方，在夏季由于气温高，反应加快引起泡同样的配方，在夏季由于气温高，反应加快引起泡同样的配方，在夏季由于气温高，反应加快引起泡同样的配方，在夏季由于气温高，反应加快引起泡沫密度下降、硬度降低、伸
18、长率增加、机械强度增沫密度下降、硬度降低、伸长率增加、机械强度增沫密度下降、硬度降低、伸长率增加、机械强度增沫密度下降、硬度降低、伸长率增加、机械强度增加。加。加。加。软泡最好在装备空调的车间中生产。为了得到软泡最好在装备空调的车间中生产。为了得到软泡最好在装备空调的车间中生产。为了得到软泡最好在装备空调的车间中生产。为了得到所需性能的泡沫，可调节发泡配方以适合不同的气所需性能的泡沫，可调节发泡配方以适合不同的气所需性能的泡沫，可调节发泡配方以适合不同的气所需性能的泡沫，可调节发泡配方以适合不同的气温环境。温环境。温环境。温环境。2、空气湿度的影响空气湿度的影响 泡沫物料在发泡、熟化时与空气接
19、触，大气湿泡沫物料在发泡、熟化时与空气接触，大气湿泡沫物料在发泡、熟化时与空气接触，大气湿泡沫物料在发泡、熟化时与空气接触，大气湿度对泡沫物理性能有影响，见下表：度对泡沫物理性能有影响，见下表：度对泡沫物理性能有影响，见下表：度对泡沫物理性能有影响，见下表：绝对绝对湿度湿度/%0.321.042.07绝对绝对湿度湿度/%0.321.042.07泡沫密度泡沫密度/(kg/m3)21.621.621.6拉伸拉伸强强度度/kPa100123139压压陷硬度陷硬度/N176159150伸伸长长率率/%160235298 由表中数据可见，随着湿度的增加，由于泡沫中由表中数据可见，随着湿度的增加，由于泡沫
20、中由表中数据可见，随着湿度的增加，由于泡沫中由表中数据可见，随着湿度的增加，由于泡沫中的异氰酸酯基团部分与空气中的水分反应，泡沫的硬的异氰酸酯基团部分与空气中的水分反应，泡沫的硬的异氰酸酯基团部分与空气中的水分反应，泡沫的硬的异氰酸酯基团部分与空气中的水分反应，泡沫的硬度有所下降，伸长率增加；由于脲基的增加，泡沫的度有所下降，伸长率增加；由于脲基的增加，泡沫的度有所下降，伸长率增加；由于脲基的增加，泡沫的度有所下降，伸长率增加；由于脲基的增加，泡沫的拉伸强度有所增加。拉伸强度有所增加。拉伸强度有所增加。拉伸强度有所增加。3、大气压的影响、大气压的影响 对同样的配方，当在海拔较高的地方发对同样的
21、配方，当在海拔较高的地方发泡时，密度明显降低。泡时，密度明显降低。使用相等的发泡剂，在海平面比在海拔使用相等的发泡剂，在海平面比在海拔若干高度地区制得的块状泡沫密度高得多。若干高度地区制得的块状泡沫密度高得多。4.5.2.6配方及性能举例配方及性能举例块状软泡的配方及性能示例见下表：块状软泡的配方及性能示例见下表：块状软泡的配方及性能示例见下表：块状软泡的配方及性能示例见下表：材料名称材料名称配方（质量份）配方（质量份）项目项目物理性能物理性能聚醚三醇（羟值聚醚三醇（羟值56）100密度密度/(kg/m3)22.4水水3.625%压缩强度压缩强度/N133叔胺催化剂叔胺催化剂0.265%压缩强
22、度压缩强度/N254有机锡催化剂有机锡催化剂0.4拉伸强度拉伸强度/kPa96泡沫稳定剂泡沫稳定剂1.0伸长率伸长率/%220TDI46撕裂强度撕裂强度/(N/m)385TDI指数指数105回弹性回弹性/%3850%压缩变定压缩变定/%6一种高承载聚氨酯块状软泡的配方为：一种高承载聚氨酯块状软泡的配方为：普通软泡聚醚普通软泡聚醚7575叔胺催化剂叔胺催化剂0.20.2接枝聚醚多元醇接枝聚醚多元醇2525辛酸亚锡辛酸亚锡0.20.2水水3.63.6TDITDI指数指数110110匀泡剂匀泡剂 0.80.8材料名称材料名称配方（质量份）配方（质量份）项目项目物理性能物理性能聚醚三醇（聚醚三醇（JH
23、3010T）100乳白时间乳白时间/s1313水水4.2密度密度/(kg/m3)17叔胺催化剂叔胺催化剂A330.2565%压缩强度压缩强度/N130辛酸亚锡辛酸亚锡0.2拉伸强度拉伸强度/kPa115泡沫稳定剂泡沫稳定剂L-5801.0撕裂强度撕裂强度/(N/m)400CFC-114050%压缩变定压缩变定/%10TDI指数指数105一种低密度块状软泡举例一种低密度块状软泡举例4.5.3模塑软泡模塑软泡4.5.3.1概述概述 模塑软泡模塑软泡模塑软泡模塑软泡(mouldingmoulding flexible PU foam flexible PU foam)的生产方的生产方的生产方的生产方
24、法是将聚氨酯原料混合后直接注入模具发泡成型，法是将聚氨酯原料混合后直接注入模具发泡成型，法是将聚氨酯原料混合后直接注入模具发泡成型，法是将聚氨酯原料混合后直接注入模具发泡成型，因而泡沫制品的形状完全由模具决定。因而泡沫制品的形状完全由模具决定。因而泡沫制品的形状完全由模具决定。因而泡沫制品的形状完全由模具决定。聚氨酯软泡的模塑发泡工艺主要用于制造车船聚氨酯软泡的模塑发泡工艺主要用于制造车船聚氨酯软泡的模塑发泡工艺主要用于制造车船聚氨酯软泡的模塑发泡工艺主要用于制造车船和家具的座垫、靠垫、头枕等。一般的模塑软泡垫和家具的座垫、靠垫、头枕等。一般的模塑软泡垫和家具的座垫、靠垫、头枕等。一般的模塑软
25、泡垫和家具的座垫、靠垫、头枕等。一般的模塑软泡垫材有较好的耐老化性能，在长期使用中，制品厚度材有较好的耐老化性能，在长期使用中，制品厚度材有较好的耐老化性能，在长期使用中，制品厚度材有较好的耐老化性能，在长期使用中，制品厚度及承载能力的损失很小。因此，模塑泡沫生产发展及承载能力的损失很小。因此，模塑泡沫生产发展及承载能力的损失很小。因此，模塑泡沫生产发展及承载能力的损失很小。因此，模塑泡沫生产发展很快。很快。很快。很快。可以使用高压或低压发泡机进行软泡生产。因可以使用高压或低压发泡机进行软泡生产。因可以使用高压或低压发泡机进行软泡生产。因可以使用高压或低压发泡机进行软泡生产。因为模具必须逐个充
26、填，生产形式为间歇式。为模具必须逐个充填，生产形式为间歇式。为模具必须逐个充填，生产形式为间歇式。为模具必须逐个充填，生产形式为间歇式。根据所用原料的反应特性，模塑聚氨酯根据所用原料的反应特性，模塑聚氨酯软泡的生产分为软泡的生产分为热熟化和冷熟化工艺两种热熟化和冷熟化工艺两种。热熟化模塑泡沫的原料反应活性较低，热熟化模塑泡沫的原料反应活性较低，反应混合物在模具中发泡结束后，需要连同反应混合物在模具中发泡结束后，需要连同模具一起加热，泡沫制品在烘道中熟化完全模具一起加热，泡沫制品在烘道中熟化完全后才能脱模。后才能脱模。冷熟化模塑冷熟化模塑所用原料的反应活性较高，所用原料的反应活性较高，熟化时无需
27、外部供热，依靠体系产生的热量，熟化时无需外部供热，依靠体系产生的热量，短时间即可基本上完成熟化反应，原料注模短时间即可基本上完成熟化反应，原料注模后几分钟内即可脱模。后几分钟内即可脱模。由于原料体系及发泡由于原料体系及发泡反应过程的特点，大多数冷熟化模塑软泡具反应过程的特点，大多数冷熟化模塑软泡具有较高的回弹性，而且压陷比大，一般称为有较高的回弹性，而且压陷比大，一般称为冷熟化高回弹泡沫塑料。冷熟化高回弹泡沫塑料。指标指标热模塑泡沫热模塑泡沫冷模塑泡沫冷模塑泡沫指标指标热模塑泡沫热模塑泡沫冷模塑泡沫冷模塑泡沫设备和模具投资设备和模具投资高高低低泡沫物料流动性泡沫物料流动性好好稍差稍差生产周期生
28、产周期/min/min202030305 51010舒适性舒适性较好较好更好更好生产能耗生产能耗高高低低耐久性耐久性较好较好优优原料成本原料成本低低较高较高综合物性综合物性较好较好优优产品成本产品成本低低较高较高热熟化和冷熟化泡沫体系的对比见下热熟化和冷熟化泡沫体系的对比见下热熟化和冷熟化泡沫体系的对比见下热熟化和冷熟化泡沫体系的对比见下表：表：表：表：影响泡沫密度的主要因素是：影响泡沫密度的主要因素是：影响泡沫密度的主要因素是：影响泡沫密度的主要因素是：模具形状、制模具形状、制模具形状、制模具形状、制品尺寸、模温、物料填充量及出气孔的大小。配品尺寸、模温、物料填充量及出气孔的大小。配品尺寸、
29、模温、物料填充量及出气孔的大小。配品尺寸、模温、物料填充量及出气孔的大小。配方中水的用量影响着泡沫的密度和硬度。方中水的用量影响着泡沫的密度和硬度。方中水的用量影响着泡沫的密度和硬度。方中水的用量影响着泡沫的密度和硬度。4.5.3.2热模塑软泡热模塑软泡1.1.1.1.原料配方体系原料配方体系原料配方体系原料配方体系 热熟化模塑软泡又称热模塑泡沫。其所用的主热熟化模塑软泡又称热模塑泡沫。其所用的主热熟化模塑软泡又称热模塑泡沫。其所用的主热熟化模塑软泡又称热模塑泡沫。其所用的主原料与普通聚醚块泡原料差别不大。原料与普通聚醚块泡原料差别不大。原料与普通聚醚块泡原料差别不大。原料与普通聚醚块泡原料差
30、别不大。一般使用水和异氰酸酯反应放出的二氧化碳作为一般使用水和异氰酸酯反应放出的二氧化碳作为一般使用水和异氰酸酯反应放出的二氧化碳作为一般使用水和异氰酸酯反应放出的二氧化碳作为发泡剂，发泡剂，发泡剂，发泡剂，100100份聚醚多元醇的水用量多为份聚醚多元醇的水用量多为份聚醚多元醇的水用量多为份聚醚多元醇的水用量多为2.52.54 4份。份。份。份。泡沫的密度主要通过改变水量进行调节，为了降密度泡沫的密度主要通过改变水量进行调节，为了降密度泡沫的密度主要通过改变水量进行调节，为了降密度泡沫的密度主要通过改变水量进行调节，为了降密度及硬度也可加入适量的物理发泡剂。及硬度也可加入适量的物理发泡剂。及
31、硬度也可加入适量的物理发泡剂。及硬度也可加入适量的物理发泡剂。热模塑泡沫所用发泡催化剂有：热模塑泡沫所用发泡催化剂有：热模塑泡沫所用发泡催化剂有：热模塑泡沫所用发泡催化剂有：亚乙基二胺或双亚乙基二胺或双亚乙基二胺或双亚乙基二胺或双(二甲基胺基乙基二甲基胺基乙基二甲基胺基乙基二甲基胺基乙基)醚，醚，醚，醚，凝胶催化剂有凝胶催化剂有凝胶催化剂有凝胶催化剂有辛酸亚锡或二月辛酸亚锡或二月辛酸亚锡或二月辛酸亚锡或二月桂酸二丁基锡。桂酸二丁基锡。桂酸二丁基锡。桂酸二丁基锡。与块状软泡相比，当发泡剂用量相同时，模塑与块状软泡相比，当发泡剂用量相同时，模塑与块状软泡相比，当发泡剂用量相同时，模塑与块状软泡相比
32、，当发泡剂用量相同时，模塑软泡的密度较高，承载负荷软泡的密度较高，承载负荷软泡的密度较高，承载负荷软泡的密度较高，承载负荷(硬度硬度硬度硬度)要高出要高出要高出要高出3030303050505050，拉伸强度和断裂伸长率要低些，而压缩变定值却要高拉伸强度和断裂伸长率要低些，而压缩变定值却要高拉伸强度和断裂伸长率要低些，而压缩变定值却要高拉伸强度和断裂伸长率要低些，而压缩变定值却要高一些。一些。一些。一些。用作座垫的泡沫需要有较高的硬度和密度，可用作座垫的泡沫需要有较高的硬度和密度，可用作座垫的泡沫需要有较高的硬度和密度，可用作座垫的泡沫需要有较高的硬度和密度，可在配方中在配方中在配方中在配方中
33、全部或部分采用聚合物多元醇和提高异氰酸全部或部分采用聚合物多元醇和提高异氰酸全部或部分采用聚合物多元醇和提高异氰酸全部或部分采用聚合物多元醇和提高异氰酸酯指数；酯指数；酯指数；酯指数；用作靠背的软泡要求较为柔软常规方法是用作靠背的软泡要求较为柔软常规方法是用作靠背的软泡要求较为柔软常规方法是用作靠背的软泡要求较为柔软常规方法是添加辅助发泡剂，使用辅助发泡剂可提高泡沫物料的添加辅助发泡剂，使用辅助发泡剂可提高泡沫物料的添加辅助发泡剂，使用辅助发泡剂可提高泡沫物料的添加辅助发泡剂，使用辅助发泡剂可提高泡沫物料的流动性和泡沫开孔率，得到密度和硬度均较低而弹性流动性和泡沫开孔率，得到密度和硬度均较低而
34、弹性流动性和泡沫开孔率，得到密度和硬度均较低而弹性流动性和泡沫开孔率，得到密度和硬度均较低而弹性较高的泡沫。较高的泡沫。较高的泡沫。较高的泡沫。2.2.生产工艺生产工艺 生产过程中，应把生产过程中，应把生产过程中，应把生产过程中，应把模具温度调整至模具温度调整至模具温度调整至模具温度调整至3030303040404040，在，在，在，在120120120120以上的烘道内熟化。泡沫表面在以上的烘道内熟化。泡沫表面在以上的烘道内熟化。泡沫表面在以上的烘道内熟化。泡沫表面在100100100100120120120120时，时，时，时，可满足泡沫熟化的要求，而热量浪费又较少。模具在可满足泡沫熟化的
35、要求，而热量浪费又较少。模具在可满足泡沫熟化的要求，而热量浪费又较少。模具在可满足泡沫熟化的要求，而热量浪费又较少。模具在烘道中经过的时间约有烘道中经过的时间约有烘道中经过的时间约有烘道中经过的时间约有1010101015min15min15min15min，加上脱模、清理模加上脱模、清理模加上脱模、清理模加上脱模、清理模具、模具冷却需约具、模具冷却需约具、模具冷却需约具、模具冷却需约1010101015min15min15min15min，整个生产周期约为整个生产周期约为整个生产周期约为整个生产周期约为2020202030min30min30min30min。低密度的模塑泡沫一般采用热模塑法
36、生产。低密度的模塑泡沫一般采用热模塑法生产。低密度的模塑泡沫一般采用热模塑法生产。低密度的模塑泡沫一般采用热模塑法生产。4.5.3.3冷模塑高回弹软泡冷模塑高回弹软泡 冷熟化模塑泡沫又称高回弹冷熟化模塑泡沫又称高回弹(HR)(HR)模塑泡沫。模塑泡沫。冷熟化高回弹软泡与热熟化软泡相比，具有以冷熟化高回弹软泡与热熟化软泡相比，具有以下的特点：下的特点：生产过程中不需外部提供热量，可节省大量热生产过程中不需外部提供热量，可节省大量热能；能；sagsag系数系数(压陷比压陷比)高，舒适性能好；高，舒适性能好；回弹率高；回弹率高；不加阻燃剂的泡沫也有一定的阻燃性能；不加阻燃剂的泡沫也有一定的阻燃性能；
37、生产周期短，可节省模具，节约成本。生产周期短，可节省模具，节约成本。与热模塑泡沫和高回弹块泡相比，冷模与热模塑泡沫和高回弹块泡相比，冷模塑泡沫的原料可选择范围较宽，助剂品种多。塑泡沫的原料可选择范围较宽，助剂品种多。通过选用不同的原料体系，可得到各种性能通过选用不同的原料体系，可得到各种性能的泡沫塑料。的泡沫塑料。1.1.原料配方体系原料配方体系多元醇多元醇：高活性的高分子量聚醚三醇，其相对分子质高活性的高分子量聚醚三醇，其相对分子质高活性的高分子量聚醚三醇，其相对分子质高活性的高分子量聚醚三醇，其相对分子质量一般为量一般为量一般为量一般为450045006500(6500(羟值羟值羟值羟值2
38、62635mgKOH/g35mgKOH/g),),伯羟基伯羟基伯羟基伯羟基含量大于含量大于含量大于含量大于60%60%。不同的聚醚伯羟基摩尔分数一般为。不同的聚醚伯羟基摩尔分数一般为。不同的聚醚伯羟基摩尔分数一般为。不同的聚醚伯羟基摩尔分数一般为60%60%90%90%。一般掺入。一般掺入。一般掺入。一般掺入30%30%50%50%聚合物多元醇，用聚合物多元醇，用聚合物多元醇，用聚合物多元醇，用以增加泡沫的压陷硬度和承载能力以增加泡沫的压陷硬度和承载能力以增加泡沫的压陷硬度和承载能力以增加泡沫的压陷硬度和承载能力。催化剂及稳定剂催化剂及稳定剂：高效叔胺催化剂和低活性有机硅泡高效叔胺催化剂和低活
39、性有机硅泡高效叔胺催化剂和低活性有机硅泡高效叔胺催化剂和低活性有机硅泡沫稳定别为助剂。沫稳定别为助剂。沫稳定别为助剂。沫稳定别为助剂。温度温度：较低温度下：较低温度下：较低温度下：较低温度下(3030303065656565)模塑发泡并熟化。模塑发泡并熟化。模塑发泡并熟化。模塑发泡并熟化。举例：举例：举例：举例：配方中聚合物多元醇用量和普通高活性醚的总配方中聚合物多元醇用量和普通高活性醚的总配方中聚合物多元醇用量和普通高活性醚的总配方中聚合物多元醇用量和普通高活性醚的总量为量为量为量为100100份，配方中水为份，配方中水为份，配方中水为份，配方中水为3.03.0份，双（二甲胺基乙基）份，双（
40、二甲胺基乙基）份，双（二甲胺基乙基）份，双（二甲胺基乙基）醚醚醚醚0.150.15份，三亚乙基二胺份，三亚乙基二胺份，三亚乙基二胺份，三亚乙基二胺0.400.40份，二月桂酸二丁基锡份，二月桂酸二丁基锡份，二月桂酸二丁基锡份，二月桂酸二丁基锡0.0250.025份，有机硅泡沫稳定剂份，有机硅泡沫稳定剂份，有机硅泡沫稳定剂份，有机硅泡沫稳定剂1.01.0份，醇胺类交联剂份，醇胺类交联剂份，醇胺类交联剂份，醇胺类交联剂6 6份，份，份，份，TDITDI与粗与粗与粗与粗MDIMDI混合物异氰酸酯指数混合物异氰酸酯指数混合物异氰酸酯指数混合物异氰酸酯指数105105。聚合物多元醇用量聚合物多元醇用量聚
41、合物多元醇用量聚合物多元醇用量20204040505060608080芯芯芯芯密度密度密度密度/(kg/m3)/(kg/m3)46.846.8464653.253.248.948.949.249.225%25%压陷硬度压陷硬度压陷硬度压陷硬度/N/N11211215815820020026026026226265%65%压陷硬度压陷硬度压陷硬度压陷硬度/N/N368368438438592592751751866866伸长率伸长率伸长率伸长率/%/%140140140140110110120120100100回弹率回弹率回弹率回弹率/%/%63636161646462626060聚合物多元醇用
42、量对模塑泡沫性能的影响聚合物多元醇用量对模塑泡沫性能的影响聚合物多元醇用量对模塑泡沫性能的影响聚合物多元醇用量对模塑泡沫性能的影响 含聚合物多元醇及含聚合物多元醇及含聚合物多元醇及含聚合物多元醇及TDITDI粗粗粗粗MDIMDI发泡的高回弹泡发泡的高回弹泡发泡的高回弹泡发泡的高回弹泡沫目前已在汽车工业中广泛地用来制造汽车的座椅和沫目前已在汽车工业中广泛地用来制造汽车的座椅和沫目前已在汽车工业中广泛地用来制造汽车的座椅和沫目前已在汽车工业中广泛地用来制造汽车的座椅和靠背、摩托车有自行车座垫等。靠背、摩托车有自行车座垫等。靠背、摩托车有自行车座垫等。靠背、摩托车有自行车座垫等。随配方中水用量的，密
43、度增加。由于水形成脲，随配方中水用量的，密度增加。由于水形成脲，随配方中水用量的，密度增加。由于水形成脲，随配方中水用量的，密度增加。由于水形成脲，使得泡沫的使得泡沫的使得泡沫的使得泡沫的25%25%25%25%压陷硬度增加，舒适指数下降。压陷硬度增加，舒适指数下降。压陷硬度增加，舒适指数下降。压陷硬度增加，舒适指数下降。故水故水故水故水的用量应控制，一般以的用量应控制，一般以的用量应控制，一般以的用量应控制，一般以3 3 3 3份左右为宜。份左右为宜。份左右为宜。份左右为宜。冷模塑软泡的原料体系常预混成双组分组合料，冷模塑软泡的原料体系常预混成双组分组合料，冷模塑软泡的原料体系常预混成双组分
44、组合料，冷模塑软泡的原料体系常预混成双组分组合料，其中其中其中其中白料（白料（白料（白料（A A A A组组组组分）分）分）分）是多元醇、水，催化剂和泡沫稳是多元醇、水，催化剂和泡沫稳是多元醇、水，催化剂和泡沫稳是多元醇、水，催化剂和泡沫稳定剂等助剂的混合物，定剂等助剂的混合物，定剂等助剂的混合物，定剂等助剂的混合物，黑料（黑料（黑料（黑料（B B B B组分）组分）组分）组分）为异氰酸酯组为异氰酸酯组为异氰酸酯组为异氰酸酯组分。分。分。分。根据所用异氰酸酯不同，冷模塑泡沫的配方体根据所用异氰酸酯不同，冷模塑泡沫的配方体根据所用异氰酸酯不同，冷模塑泡沫的配方体根据所用异氰酸酯不同，冷模塑泡沫的
45、配方体系可分为系可分为系可分为系可分为TDITDI基泡沫、基泡沫、基泡沫、基泡沫、MDIMDI基泡沫和基泡沫和基泡沫和基泡沫和TDI-TDI-粗粗粗粗MDIMDI（即（即（即（即PAPI)PAPI)基泡沫等几个类型基泡沫等几个类型基泡沫等几个类型基泡沫等几个类型。为提高泡沫的承载能力，。为提高泡沫的承载能力，。为提高泡沫的承载能力，。为提高泡沫的承载能力，配方中经常采用小分子多元醇、醇胺类化合物或芳香配方中经常采用小分子多元醇、醇胺类化合物或芳香配方中经常采用小分子多元醇、醇胺类化合物或芳香配方中经常采用小分子多元醇、醇胺类化合物或芳香族多元胺交联剂。加入的交联剂越多，形成的泡沫塑族多元胺交联
46、剂。加入的交联剂越多，形成的泡沫塑族多元胺交联剂。加入的交联剂越多，形成的泡沫塑族多元胺交联剂。加入的交联剂越多，形成的泡沫塑料就越硬。料就越硬。料就越硬。料就越硬。高回弹模塑泡沫配方通常采用三亚乙基二胺和双高回弹模塑泡沫配方通常采用三亚乙基二胺和双高回弹模塑泡沫配方通常采用三亚乙基二胺和双高回弹模塑泡沫配方通常采用三亚乙基二胺和双(二甲基胺基乙基二甲基胺基乙基二甲基胺基乙基二甲基胺基乙基)醚醚醚醚(A-1)(A-1)复合催化剂。三亚乙基二复合催化剂。三亚乙基二复合催化剂。三亚乙基二复合催化剂。三亚乙基二胺胺胺胺(TEDA(TEDA，DabcoLV33)DabcoLV33)主要作为凝胶催化剂，
47、主要作为凝胶催化剂，主要作为凝胶催化剂，主要作为凝胶催化剂，A-1A-1主主主主要作发泡催化剂。近年来开发了许多专用新品种催化要作发泡催化剂。近年来开发了许多专用新品种催化要作发泡催化剂。近年来开发了许多专用新品种催化要作发泡催化剂。近年来开发了许多专用新品种催化剂，延迟催化剂、快速脱模催化剂等。剂，延迟催化剂、快速脱模催化剂等。剂，延迟催化剂、快速脱模催化剂等。剂，延迟催化剂、快速脱模催化剂等。2.生产工艺生产工艺 冷模塑泡沫的生产过程与热模塑泡沫相似，一冷模塑泡沫的生产过程与热模塑泡沫相似，一冷模塑泡沫的生产过程与热模塑泡沫相似，一冷模塑泡沫的生产过程与热模塑泡沫相似，一般同样采用环形转台
48、生产线。与热模塑工艺相比，模般同样采用环形转台生产线。与热模塑工艺相比，模般同样采用环形转台生产线。与热模塑工艺相比，模般同样采用环形转台生产线。与热模塑工艺相比，模具温度较低，无需冷却过程。根据实际需要可敞模也具温度较低，无需冷却过程。根据实际需要可敞模也具温度较低，无需冷却过程。根据实际需要可敞模也具温度较低，无需冷却过程。根据实际需要可敞模也可闭模充填物料。泡沫熟化温度低，一般在可闭模充填物料。泡沫熟化温度低，一般在可闭模充填物料。泡沫熟化温度低，一般在可闭模充填物料。泡沫熟化温度低，一般在50505050左右左右左右左右加热数分钟即可。热模塑泡沫在加热数分钟即可。热模塑泡沫在加热数分钟
49、即可。热模塑泡沫在加热数分钟即可。热模塑泡沫在1 1 1 12h2h2h2h之内能达到最之内能达到最之内能达到最之内能达到最终硬度，而冷熟化泡沫体的熟化温度低，故时间较长，终硬度，而冷熟化泡沫体的熟化温度低，故时间较长，终硬度，而冷熟化泡沫体的熟化温度低，故时间较长，终硬度，而冷熟化泡沫体的熟化温度低，故时间较长，可能要半天。可能要半天。可能要半天。可能要半天。4.5.3.4配方与性能配方与性能1 1、热模塑泡沫、热模塑泡沫典型的热模塑软泡的基本配方及性能见下表：典型的热模塑软泡的基本配方及性能见下表：材料名称材料名称配方（配方（质质量份）量份）项项目目物理性能物理性能聚聚醚醚三醇三醇100芯
50、密度芯密度/(kg/m3)2842水水2.54.025%压缩压缩强强度度/kPa2.27.0叔胺催化叔胺催化剂剂0.20.465%压缩压缩强强度度/kPa5.022.0辛酸辛酸亚锡亚锡0.10.2拉伸拉伸强强度度/kPa100180泡沫泡沫稳稳定定剂剂0.61.5伸伸长长率率/%100400TDI指数指数95110撕裂撕裂强强度度/(N/m)200500回回弹弹性性/%354550%压缩变压缩变定定/%2.66.5几种热模塑泡沫配方及性能如下：几种热模塑泡沫配方及性能如下：几种热模塑泡沫配方及性能如下：几种热模塑泡沫配方及性能如下：材料名称材料名称配方（配方（质质量份）量份）项项目目物理性能物