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催化剂对硬质聚氨酯泡沫性能的影响支小斌（华东理工大学化工学院，上海200237）摘要:催化剂是合成硬质聚氨酯的一种重要助剂。
在发泡过程中，催化剂影响发泡工艺过程，并最终影响泡沫的质量。
本文考察了6种新型催化剂对硬质聚氨酯泡沫性能的影响，并与常用催化剂DMCHA进行了对比，发现一种具有改善泡沫导热性能的催化剂。
关键词:催化剂；硬质聚氨酯；导热系数；1 前言硬质聚氨酯泡沫是在发泡剂、催化剂和泡沫稳定剂等助剂存在的情况下，由聚醚多元醇或聚酯多元醇与有机聚异氰酸酯反应制得[1]。
发泡剂、催化剂、泡沫稳定剂等助剂影响聚氨酯泡沫的性能，而催化剂强烈地影响发泡工艺性能和泡沫性能，如乳化反应速度、凝胶反应速度、固化速度、泡沫流动性、热导热和尺寸稳定性等[2,3]。
在发泡过程中，泡沫固化速度和泡沫流动性是发泡工艺性能的两个重要指标，泡沫固化速度的快慢和流动性的好坏直接影响着泡沫质量，固化速度快，脱模时间则短，反之则慢。
而流动性良好与否，由腔体能否被泡沫充满、泡沫的密度、压缩强度、热导率和尺寸稳定性等决定。
本文考察了6种催化剂对硬质聚氨酯发泡工艺和泡沫性能的影响，并与常用催化剂DMCHA进行对比。
2 实验2.1 主要原料聚醚多元醇A，市售；聚醚多元醇B，市售；聚醚多元醇C，市售；阻燃剂，市售；泡沫稳定剂，市售；发泡剂，HFC-245fa；PMDI NCO=31%，市售；催化剂：C1，C2，C3，C4，C5，C6，C7（DMCHA）；2.2 发泡配方表1 配方组分质量分数聚醚多元醇A 50-70聚醚多元醇B 10-20聚醚多元醇C 20-30泡沫稳定剂2-3阻燃剂8-12发泡剂20作者简介：支小斌，1987-，华东理工大学，化学工程专业2012届毕业生；2010年霍尼韦尔综合科技公司实习期间，在催化剂适量异氰酸酯Index 1.052.3 实验步骤按配方分别称取聚醚多元醇A、B、C，阻燃剂，泡沫稳定剂，发泡剂及催化剂于塑料杯中，混合均匀，控温至20±1℃，随即加入配方要求的PMDI(20±1℃)，然后在5000r/min 下搅拌5s，，倒入模具进行发泡，并用foamat软件得到了不同催化剂的发泡速度曲线。
车用硬质聚氨酯泡沫的力学特性研究和仿真应用在汽车结构中,硬质聚氨酯泡沫常被用作内饰和保险杠中的缓冲块,发生碰撞时,其能够缓和冲击和吸收能量,对乘员和行人的安全保护有积极的作用。
因此研究车用硬质聚氨酯泡沫的力学性能对于设计泡沫缓冲件和汽车安全性能有重要意义。
硬质聚氨酯泡沫的力学特性具有复杂性,受到很多因素影响。
本文首先通过文献确定了应当以相对密度、基体材料性质、胞体特征、和力学试验数据等为研究泡沫材料力学特性的关键。
LS-DYNA是汽车碰撞安全领域常用的有限元分析软件,本文的研究结论最终要进行仿真应用,因此总结分析了软件中相关的泡沫材料模型,并归纳出创建材料模型的流程,和确定参数所需要的试验数据,以及这些材料模型的适用范围和计算特点。
然后本文进行硬质聚氨酯泡沫的力学特性试验,试样取样于车门内饰板中的缓冲块,采用三轴压缩试验仪,进行了50kg/m~3、70kg/m~3两种密度试样在不同压力下的不固结不排水试验,得到了试验曲线。
然后按照ASTM D1623-09标准,进行了50kg/m~3、110kg/m~3两种密度试样在1~100/s应变率的拉伸试验,发现硬质聚氨酯泡沫的拉伸弹性模量、断裂强度和应变率的关系。
这两组试验属于本课题组对硬质聚氨酯泡沫研究的系列试验,本文还总结了已有的单轴拉伸和压缩、静水压、不固结不排水等试验数据,构成完整的单轴和三轴力学特性试验数据。
基于试验数据,本文主要根据Gibson和Ashby理论中的单轴拉伸、压缩、多轴压缩力学特性的本构关系,计算得出本种类硬质聚氨酯泡沫对应的材料常数,实现对不同密度材料的不同力学特性的预测。
最后,在LS-DYNA中进行研究结论的仿真应用。
首先建立了基于理论的闭孔胞体有限元模型,验证了本构关系理论中胞体的变形假设的合理有效性。
然后进行了行人安全保护中下腿型对保险杠试验的仿真,计算得到了60 kg/m~3泡沫的理论数据,对比分析了四种泡沫密度和三种材料模型选择对仿真结果的重要影响。
匀泡剂对阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料燃烧性能的影响罗振扬;史以俊;何明;顾晓利【期刊名称】《中国塑料》【年(卷),期】2009(023)001【摘要】利用氧指数仪测定了全磷阻燃剂(DMMP、DEEP、V6)、卤代磷酸酯阻燃剂(TCEP、TCPP、TDCP)及两类阻燃剂复配对硬质聚氨酯泡沫塑料(RPUF)氧指数的影响.结果表明,全磷阻燃剂的阻燃效果优于卤代磷酸酯类阻燃剂;磷卤复配阻燃效果优于单一阻燃剂DMMP与TCEP复配使用阻燃效果最佳,氧指数为24.5%.利用锥形量热仪进一步研究了7种不同硅烷匀泡剂对RPUF阻燃性能的影响.结果表明,硅烷匀泡剂AK8803在提高RPUF的点燃时间以及降低RPUF燃烧释放热危害方面,优于其他6种匀泡剂;而硅烷匀泡剂L580则在降低RPUF燃烧烟气量方面优于其他6种匀泡剂.【总页数】4页(P87-90)【作者】罗振扬;史以俊;何明;顾晓利【作者单位】南京林业大学理学院化学材料系,江苏,南京,210037;南京林业大学理学院化学材料系,江苏,南京,210037;南京林业大学理学院化学材料系,江苏,南京,210037;南京林业大学理学院化学材料系,江苏,南京,210037【正文语种】中文【中图分类】TQ328.3【相关文献】1.不同胶黏剂和阻燃剂对刨花板燃烧性能的影响 [J], 李晓平;吴章康;邹全;张清伟;2.复配阻燃剂对硬质聚氨酯泡沫塑料阻燃性能的影响 [J], 刘伟3.反应型阻燃剂及全水发泡剂对硬质聚氨酯泡沫塑料阻燃性能的影响研究 [J], 刘凤娇;丁雪佳;苏昱;欧远辉;王艺霏;胡文涛;庞凯敏;张乐4.催化剂和匀泡剂对聚氨酯软质泡沫泡孔结构的影响 [J], 魏徵;王源升;王方超;王轩5.含磷阻燃剂对硬质聚氨酯泡沫塑料阻燃性能和力学性能的影响 [J], 糜婧;谢松明;杜建新;郝建薇因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
46对于发泡水泥来讲，它本身可能会阻燃防火、抗震隔音以及环保低价这几方面的特征，同时它和墙体之间的粘结性是相对较好的，在建筑领域以及装饰方面都已经获得了比较广泛的运用。
然而，对于一些普通的发泡水泥而言，它自身的导热系数相对较高，而且强度较低、脆性较大，抗压、抗折、抗裂、相应的防水性能是相对较差的状况，我们一般情况下都可能会促使其脆性以及相应的吸水率得到充分地降低，将其综合强度得以提升。
对于一些常规改性而言，一般情况下都主要以掺杂陶粒以及聚丙烯纤维等多种物质，然而聚合物乳液虽然可以将水泥制品的强度以及相应的耐久性得以充分地改善，但是可能会适当地延迟水泥的水化，如果我们仅仅是采取一些比较传统的物理共混方式，就可能会在发泡的时候对水泥早期强度的提高造成一定程度的阻碍，进而发生比较严重的塌模事故。
一、传统的发泡性能评价方法比较1.简易测试方法一般情况下，这种方式都需要在塑料管以及纸管或是在细长的塑料袋当中进行聚氨酯发泡这个部分。
这种方式本身不需要比较大的成本以及相应的操作规程也是比较简单的，然而，准确性能相对较差，对于一些大量实验方案初步筛选是更加适用的。
发泡水泥板如图1所示。
图1 发泡水泥板2.兰芝模测试法我们一般都会适当地结合内腔尺寸为五厘米乘二十厘米乘二百厘米的垂直爬升模具来进一步测试，在相应的模具上还需要适当地设置温度控制装置，在每一次加五百克的料量之后，可以对发泡原料本身的高度指数以及相应的密度分布系数进行同时检测，这种取得的检测效果相应的准确性也是比较良好的。
然而，这种方式可能会需要用到较多的材料，如果采取普通的搅拌器或是台钻搅拌器相互混合的过程中，就可能会很难实现相应的搅拌效果，而且还不方便去加相应的材料。
若是我们使用高压发泡机，虽然可以将混料效果以及相应的快速加料问题得以有效地改善，但是，设备投资以及相应的操作成本也可能会得到很大程度的增加。
3.倾斜模测试法在日本东曹够。
公司所设计出来的一种比较倾斜式的模具，本身加料端大概为二十厘米的长度，具体为六厘米的厚度，流动端大约为一百厘米的长度，其相应的厚度为三厘米。
聚氨酯泡沫性能的影响因素有哪些？聚氨酯泡沫材料是以异氰酸酯和聚醚多元醇为主要原料，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，分为聚氨酯软泡材料和聚氨酯硬泡材料两种，其中，软泡材料为开孔结构，硬泡材料为闭孔结构，而软泡材料又分为结皮和不结皮两种。
聚氨酯软泡材料的主要功能是缓冲，因此常用于沙发家具、枕头、坐垫、玩具、服装以及隔音内衬。
聚氨酯硬泡材料则是一种具有保温与防水功能的新型合成材料，其导热系数很低，相当于挤塑板的一半，是目前所有保温材料中导热系数最低的。
硬质聚氨酯泡沫塑料主要应用在建筑物外墙保温、屋面防水保温一体化、冷库保温隔热、管道保温材料、建筑板材、冷藏车及冷库隔热材等方面。
为什么聚氨酯发泡材料的性能如此多样、应用如此广泛，聚氨酯发泡材料的性能究竟与哪些因素有关呢？洛阳天江化工新材料有限公司经多次实验研究发现，原料的羟值、不饱和度、酸值、色值与分子量的大小，以及水分、钾离子、抗氧剂等的加入量均会对制成的聚氨酯泡沫材料的性能产生影响。
1、多元醇羟值大小的影响一般多元醇化合物的官能度越大、羟值越高，则制得的泡沫塑料硬度越大，机械物理性能越好，耐温性能也越好，但与异氰酸酯等其他组分的互溶性则会随官能度以及羟值的增大而变差。
羟基化合物与异氰酸酯的反应是聚氨酯合成中最常见、最基础的反应之一。
在羟基含量相同的情况下，官能度越大的多元醇反应速率越大，反应物的粘度增加越快。
在官能度相同的情况下，羟值越高的聚醚多元醇反应活性越高，与异氰酸酯的反应性也越强；反之，羟值越低的聚醚多元醇的反应活性越低，与异氰酸酯的反应性也越。
异氰酸酯与水的反应以及异氰酸酯与多元醇的反应作为聚氨酯发泡过程中的两大主反应，两者的反应活性应相当。
若聚醚多元醇的羟值高，则异氰酸酯与聚醚多元醇的反应性增强，主反应增强；若聚醚多元醇的羟值低，则异氰酸酯与水的反应增强，造成主反应速度跟不上发泡反应速度，易造成塌泡现象。
影响聚氨酯发泡质量的七个主要因素第一、墙体基层表面的影响。
如果外墙表面有灰尘、油污、潮气、凹凸不平等，则会严重影响聚氨酯发泡对保温层的附着力、保温性、平整度。
因此，在喷涂施工前必须确保墙体表面干净、平整。
第二、第二、水分对喷涂发泡的影响。
由于发泡剂易与水发生化学反应，产生物含量增高，易使聚氨酯泡沫脆性增大，严重时影响聚氨酯硬泡与墙体表面的粘结性，因此建筑物外墙喷涂聚氨酯硬泡施工前，最好刷一道聚氨酯防潮底漆（如果在夏季当墙面干燥较彻底时，可省上一步骤）。
第三、风的影响。
聚氨酯发泡都在室外进行，当风速超过5m/s时，发泡过程中热量损失太大，原料损耗过大，成本增加，并且喷涂时雾化的液滴易随风飞散，对环境造成污染，可用防风帷幕加以解决。
第四、环境温度与墙体表面温度的影响。
喷涂聚氨酯发泡较合适的温度范围应是10°~35°，特别是墙体表面的温度对施工影响很大。
温度低于10°时，泡沫容易从墙体脱落、起鼓，并且泡沫密度明显增大，浪费原材料；温度高于35°时，发泡剂损耗过大，同样影响发泡效果。
第五、喷涂厚度。
喷涂聚氨酯硬泡时，一次的喷涂厚度对质量、成本也有很大的影响。
聚氨酯喷涂外墙外保温施工时，由于聚氨酯泡沫的良好保温性，保温层厚度不大，一般为2.0~3.5cm，此时一次喷涂的厚度要求不要超过1.0cm，以保证喷涂保温层表面的平整度能控制在1.0~1.5cm范围内。
一次喷涂厚度过大，平整度难以控制，一次喷涂厚度过小，保温层密度有可能增大，浪费原材料，增加成本。
第六、喷涂距离与角度因素。
一般情况下，喷涂硬泡的作业平台为脚手架或吊篮，为获得良好的发泡质量，使喷枪保持一定的角度和喷涂距离也很重要。
通常正确喷枪角度控制在70°~90°，喷枪与被喷涂物间的距离保持在0.8~1.5m为宜。
因此，聚氨酯喷涂施工必须要有经验丰富的专业施工人员来施工，否则会影响质量与加大成本。
工 程 塑 料 应 用ENGINEERING PLASTICS APPLICATION第44卷，第8期2016年8月V ol.44，No.8 Aug. 2016124doi:10.3969/j.issn.1001-3539.2016.08.027硬质聚氨酯泡沫压缩性能增强研究进展*鲍铮，刘钧，张鉴炜，边佳燕(国防科学技术大学航天科学与工程学院，长沙 410073)摘要：从纤维增强、粒子增强、混杂增强3个角度介绍了不同增强体对硬质聚氨酯泡沫压缩性能的增强改性效果，阐述了各类增强体的增强机理与特点，讨论了表面改性对增强效果的影响，并对不同增强体提高硬质聚氨酯泡沫压缩性能的发展趋势作出展望。
关键词：硬质聚氨酯泡沫；增强体；改性；压缩性能中图分类号：TQ328.3 文献标识码：A 文章编号：1001-3539(2016)08-0124-05Research Progress on Reinforcement for Compressive Property of Rigid Polyurethane FoamsBao Zheng ， Liu Jun ， Zhang Jianwei ， Bian Jiayan(College of Aerospace Science and Engineering ， National University of Defense and Technology ， Changsha 410073， China)Abstract ：The reinforced effects of different reinforcements ，including fiber reinforcing ，particle reinforcing and hybrid rein-forcing ，on the compressive properties of the rigid polyurethane foam were reviewed. The reinforcing mechanisms and characteristics for the different reinforcements were expounded ，and the in fluences of the surface modi fication of reinforcements on the reinforcing effects were also discussed. Finally ，an outlook for the developing trends of the reinforcements on improving compressive properties of the rigid polyurethane foams were given.Keywords ：rigid polyurethane foam ；reinforcement ；modi fication ；compressive property 聚氨酯是一类由多元羟基化合物与多元异氰酸酯反应制备的主链具有氨基甲酸酯重复单元的聚合物，最早由德国I. G. Farben 公司的O. Bayer 合成而得[1]。
泡沫剂对充填胶结材料强度和流变特性的影响李茂辉;高谦;南世卿【摘要】The composite filling cementing material with slag is a new kind of cementing material. Compared with cement ,this filling material is much better with feature of higher strength,no pollution and lower cost. The analysis on the new tailings foam filling cementing material mortar by strength comparison and rheological experiments indicated that;with appropriate foam agent added,the strength of the cementing material is not reduced,but the uniformity of the slurry is increased. Under the same conditions,the consumption of cementing material can be reduced and its rheological properties increased.%矿渣尾砂复合充填胶结材料是一种新型的胶结材料,该材料充填体与水泥充填体相比具有强度高、无污染和成本低的特点.通过强度和流变实验对加入泡沫剂的新型尾砂充填胶结材料砂浆进行分析,发现泡沫剂的适当加入不仅不降低胶结材料的强度,反而增加了料浆的均匀性,相同条件下降低了胶结材料用量,改善了料浆的流动性.【期刊名称】《金属矿山》【年(卷),期】2012(000)009【总页数】5页(P43-47)【关键词】泡沫砂浆;充填材料;强度;流变性【作者】李茂辉;高谦;南世卿【作者单位】北京科技大学土木与环境工程学院;北京科技大学土木与环境工程学院;河北钢铁矿业集团公司【正文语种】中文泡沫混凝土是利用机械方式将发泡剂溶液制作成泡沫，再将泡沫混入到硅质材料(砂、粉煤灰)、钙质材料(水泥、石灰、水渣)以及各种外加剂和水组成的混合料中，搅拌均匀浇筑成各种所需的规格，经养护而成的含有大量封闭气孔的轻质混凝土。
聚氨酯泡沫塑料的研究与应用摘要：随着科学技术的不断进步，聚氨酯泡沫塑料得到了越来越高的关注度，因其具有优异的新跟那个，被广泛应用与各行各业中。
本文主要论述了聚氨酯泡沫塑料的发展和应用，并介绍了研究人员通过对聚氨酯泡沫塑料的改性，优化和提高其各方面性能，从而拓宽其应用范围。
关键词：聚氨酯，泡沫塑料，应用，改性1.泡沫塑料的概述泡沫塑料也称多孔塑料，是由传统的热塑性和热固性树脂作为原材料，通过各种发泡技术制备而成，在传统的固体塑料中填充大量的气体微孔，其结构如同海绵，属于高分子类材料。
因为泡沫塑料具有很优良的性质，如密度低质量小、吸收噪音效果好、绝热保温性能优异等，所以近年来得到了越来越多的关注。
泡沫塑料的制备成型过程简单，品种多，性能优异，在现代塑料工业中已经成为不可或缺的产品[1]。
1.聚氨酯泡沫塑料的概述聚氨酯（PU），全称为聚氨基甲酸酯，由多异氰酸酯类与多元醇类反应生成的聚合物，是在20世纪40年代，由德国科学家拜尔所发明[2]。
聚氨酯材料材料有不同的分子结构，如线形结构和体型结构，故其具有不同的性能，其结构和性能可以通过调整原材料中官能团数目来调整。
聚氨酯制品可以分为泡沫类和非泡沫类两种，聚氨酯泡沫塑料是聚氨酯制品中最重要的品种，同时也是泡沫塑料的一个重要分支，被称为“第五大塑料”[3]。
聚氨酯泡沫塑料是由黑料和白料反应制备而成，其中黑料是多异氰酸酯，白料包含多元醇、表面活性剂、催化剂、发泡剂等。
根据不同的配方，改变其中一种原料的量，调整原料官能团数目就可以制备具有不同结构和性能的聚氨酯泡沫塑料[4]，由于聚氨酯这种独特的特性，聚氨酯材料制备的泡沫塑料有很多种品种，具有不同的性能，可以满足不同领域的需求。
1.聚氨酯泡沫塑料的应用聚氨酯泡沫塑料在全球功能性塑料用量中排名第五，是应用较为广泛的高分子材料之一[5]。
聚氨酯泡沫塑料的导热系数很低，保温效果较好，与其他保温材料相比，达到同样的保温效果，聚氨酯泡沫塑料所需要的厚度最小，可以将其作为一种性能优异的保温材料。
