全水发泡硬质聚氨酯泡沫塑料的研制

浅析生成硬质聚氨酯泡沫塑料三种基本方法生成硬质聚氨酯泡沫塑料是一种应用广泛的材料，具有良好的绝热、吸音和抗冲击等性能。

其基本方法包括有机溶剂法、物理发泡法和化学反应发泡法。

下面将对这三种方法进行浅析。

有机溶剂法是一种将聚氨酯发泡体系溶解在有机溶剂中，然后将溶液注入模具中进行发泡的方法。

首先，将聚醚、多异氰酸酯、发泡剂等原料按一定比例混合，并加入有机溶剂中制成溶液。

然后，将溶液倒入模具中，并通过加热或喷射五氟化物等物质来促使发泡。

有机溶剂法制备的硬质聚氨酯泡沫塑料具有孔隙结构均匀、柔软质地等特点，广泛应用于建筑、航天、汽车、电子等领域。

物理发泡法是一种通过物理方法使聚氨酯发泡体系发生气体形成泡沫的方法。

在物理发泡过程中，常见的物质是低沸点的液体，如氦、氮等气体。

首先，将液体低沸点物质按一定比例加入聚氨酯发泡体系中。

然后，在高压环境下，通过减压或加热等方法将液体低沸点物质转化为气体生成泡沫。

物理发泡法制备的硬质聚氨酯泡沫塑料具有密度低、吸音性能好等特点，主要应用于包装、保温等领域。

化学反应发泡法是一种通过化学反应生成气体来实现聚氨酯发泡的方法。

在化学反应发泡过程中，常见的物质是水和异氰酸酯，水和异氰酸酯反应产生CO2气体从而发生发泡。

首先，将水和异氰酸酯按一定比例加入聚氨酯发泡体系中。

然后，在反应开始时，水和异氰酸酯发生反应，产生CO2气体，并在聚氨酯体系中形成泡沫。

化学反应发泡法制备的硬质聚氨酯泡沫塑料具有密度低、抗压性能好等特点，主要应用于船舶、航天、建筑等领域。

总的来说，硬质聚氨酯泡沫塑料的生成方法多种多样，每种方法有各自的特点和应用领域。

有机溶剂法制备的硬质聚氨酯泡沫塑料具有孔隙结构均匀、柔软质地等特点，适用于建筑、航天、汽车、电子等领域。

物理发泡法制备的硬质聚氨酯泡沫塑料具有密度低、吸音性能好等特点，适用于包装、保温等领域。

化学反应发泡法制备的硬质聚氨酯泡沫塑料具有密度低、抗压性能好等特点，适用于船舶、航天、建筑等领域。

实验1 聚氨酯泡沫塑料的制备聚氨酯是由异氰酸酯和羟基化合物通过逐步加聚反应得到的聚合物。

它具有各方面的优良性能，因此得到广泛的应用。

目前的聚氨酯产品有：聚氨酯橡胶、聚氨酯泡沫塑料、聚氨酯人造革、聚氨酯涂料及粘结剂。

其中以聚氨酯泡沫塑料的产量最大，由于它具有消音、隔热、防震的特点，主要用于各种车辆的坐垫、消音防震材料以及各种包装用途。

一、二、实验目的熟悉多种不同密度软质和硬质聚氨酯泡沫塑料的制备方法，了解聚氨酯泡沫塑料发泡的原理。

对比软硬泡沫使用原料的不同，合理设计配方，掌握分析影响泡沫材料性能的工艺因素。

基本原理聚氨酯泡沫的形成是一种比任何其它聚氨酯的形成都远为复杂的过程，除在聚合物系统中的化学和物理状态变化之外；泡沫的形成又增加了胶体系统的特点。

要了解聚氨酯泡沫的形成，还须涉及气体发生和分子增长的高分子化学、核晶过程和稳定泡沫的胶体化学以及聚合体系熟化时的流变学。

聚氨酯泡沫的制造分为三种：预聚体法、半预聚体法和一步法。

本实验主要采用一步法。

一步法发泡即是将聚醚或聚酯多元醇、多异氰酸酯、水以及其他助剂如催化剂、泡沫稳定剂等一次加入，使链增长、气体发生及交联等反应在短时间内几乎同时进行，在物料混合均匀后，1~10秒即行发泡，0.5~3分钟发泡完毕并得到具有较高分子量一定交联密度的泡沫制品。

要制得泡沫孔径均匀和性能优异的泡沫，必须采用复合催化剂、外加发泡剂和控制合适的条件，使三种反应得到较好的协调。

在聚氨酯泡沫制备过程中主要发生如下反应。

1．预聚体的合成由二异氰酸酯与聚醚或聚酯多元醇反应生成含异氰酸酯端基的聚氨酯预聚体。

OCN R NCO + HO OH OCN R NH O O NH R NCOO O 2．气泡的形成与扩链异氰酸根与水反应生成的氨基甲酸不稳定，分解生成胺与二氧化碳，放出的二氧化碳气体在聚合物中形成气泡，并且生成的端氨基聚合物可与异氰酸根进一步发生扩链反应得到含脲基的聚合物。

NCO + H2C OH NH2+CO2NH2 +扩链NHO3．交联固化异氰酸根与脲基上的活泼氢反应，使分子链发生交联，形成网状结构。

全水发泡体系的聚氨脂泡沫塑料聚氨脂泡沫塑料是一种轻质且有隔热性能的材料，其广泛应用于建筑、交通、家具及包装等领域。

全水发泡体系的聚氨脂泡沫塑料是其中一种制备方式，其制备过程利用水作为发泡剂而不使用环境污染的氯氟烃。

本文将详细介绍全水发泡体系的聚氨脂泡沫塑料的制备原理、工艺条件及应用前景。

一、制备原理聚氨脂泡沫塑料的制备过程中，使用的发泡剂会产生气泡进一步形成泡沫结构，使材料具有轻质化的性能。

常见的发泡剂包括氯氟烃等有机气体，但这些发泡剂存在环境污染及破坏臭氧层的问题。

全水发泡体系的聚氨脂泡沫塑料则不使用氯氟烃，而是利用水作为发泡剂。

制备过程中，首先将聚合物、交联剂及催化剂混合均匀，并加入少量的润滑剂和色粉。

然后将水加入混合物中，在搅拌下促使水分解产生氢氧化物，同时将混合物中CO2的溶解度降低，使其析出进一步加快发泡过程。

最后将混合物注入模具中，通过热量作用进一步加速泡沫塑料的形成。

二、工艺条件全水发泡体系的聚氨脂泡沫塑料的制备过程需要掌握一定的工艺条件。

首先是选择适当的聚合物、交联剂和催化剂。

聚合物必须兼顾物理、力学及化学性质，交联剂要能提供足够的挤压强度和维持泡孔平稳，而催化剂则需要能够控制反应速率和产物性质。

其次是控制发泡条件，包括水质、含水量、装料速度、注料量、热管温度等参数。

水质不能有细菌，杂质和过量的氢离子，含水量应不超过6.5%。

装料速度和注料量需要根据模具大小和所需产品密度适当调整，热管温度一般在100 ℃左右。

三、应用前景全水发泡体系的聚氨脂泡沫塑料具有许多优点，包括低密度、良好的隔热性能、优秀的抗压性和耐用性等。

这种材料可以替代传统的泡沫材料在建筑、交通、包装等行业中进行广泛应用。

例如在建筑中用于屋顶保温，可以减少能源消耗；在交通中用于制备轻量化的汽车组件，可以减少燃料消耗；在包装中用于代替塑料袋，可以减少环境污染等。

总之，全水发泡体系的聚氨脂泡沫塑料具有广阔的应用前景和环保优势，在未来将成为制备轻量化、高性能、环保的重要材料。

聚氨酯硬泡⽤全⽔聚醚多元醇的合成聚氨酯硬泡⽤全⽔聚醚多元醇的合成赵秀卫王志明（锦州市天合聚氨酯技术开发应⽤有限公司辽宁锦州121000）摘要：采⽤特殊的起始剂和⼯艺合成了全⽔发泡聚氨酯硬泡⽤聚醚多元醇。

该聚醚多元醇具有粘度低、尺⼨稳定性好，特别是耐⾼温的特点（在耐热硬质泡沫配⽅中⽆需添加任何耐⾼温的助剂），其基本性能相当于通⽤的硬泡聚醚多元醇。

该聚醚可单独⽤于全⽔发泡聚氨酯硬泡，在发泡过程对环境⽆不利影响，是环保型产品。

介绍了以该聚醚为基础的聚氨酯硬泡的性能。

关键词：聚氨酯；全⽔发泡；聚醚多元醇；低粘度；泡沫塑料当今，聚氨酯硬泡塑料作为保温材料已被⼴泛应⽤于储罐、冰箱、冰柜、冷库、管道、建筑等⾏业，并逐渐在填充料、防⽔、隔热保温层中应⽤。

传统的聚氨酯硬泡塑料是使⽤氟氯烃作发泡剂的。

据科学表明，氟氯烃对⼤⽓的臭氧层有破坏作⽤。

臭氧层破坏是当今全球性环境问题之⼀。

为保护臭氧层，国际社会于1987年制定了《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》。

我国1991年6⽉加⼊了经1990年修正的“关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书”。

为切实履⾏国际公约，1993年国务院批准了《中国消耗臭氧层物质逐步淘汰国家⽅案》，在⽅案中规定了我国在2010年实现氟氯烃等主要消耗臭氧层物质的完全淘汰。

在寻找作为发泡剂氟氯烃的替代品的过程中，⼈们发现⽔是最环保、最安全、最理想也是最便宜的发泡剂。

在欧洲⼀些国家逐步采⽤全⽔发泡⽣产聚氨酯硬泡〔1〕。

在制备聚氨酯硬泡塑料中，⽤⽔作发泡剂的原理是⽤异氰酸酯与⽔反应⽣成的CO2⽓体作发泡剂，称之为全⽔发泡。

CO2对臭氧层破坏效应的ODP值为零，也⽆任何毒副作⽤，是最环保的。

1 实验1.1 聚醚多元醇的制备1.2.1 主要原料蔗糖等复合起始剂，含氮化合物（⼯业品），环氧丙烷（⼯业品，⼀级）。

1.1.2 主要设备及分析仪器2L⾼压反应釜、旋转粘度计、微量⽔分测定仪等。

1.1.3 聚醚多元醇的合成向装有搅拌器、换热装置、温度显⽰器和压⼒显⽰器的⾼压釜中投⼊蔗糖等复合起始剂，开搅拌，抽真空，在负压情况下加⼊含氮化合物，升温⾄90℃通⼊环氧丙烷进⾏聚合反应。

硬质聚氨酯泡沫塑料工艺流程一、原料准备。

这硬质聚氨酯泡沫塑料的制作呀，原料那可是相当关键的。

咱得有多元醇和异氰酸酯这俩主角呢。

多元醇就像是一个特别温和包容的小伙伴，而异氰酸酯呢，比较活泼好动。

这两种原料的质量和比例可得把握好。

就好比做菜，盐放多放少那味道可差远了。

而且呀，这原料还得保存好，不能受潮啦，不能被污染啦，要不然做出来的泡沫塑料就可能有问题呢。

除了这俩主要原料，有时候还会加入一些助剂，像发泡剂呀，催化剂之类的。

发泡剂就像是一个小魔法师，能让这材料像吹气球一样鼓起来变成泡沫。

催化剂呢，就像一个小助手，加快反应的速度，要是没有它，这反应可能就慢吞吞的，可不行。

二、混合环节。

接下来就是混合这一步啦。

这多元醇、异氰酸酯还有那些助剂呀，得把它们都放到一个专门的混合设备里。

这个设备就像是一个大搅拌器，把这些原料搅和得特别均匀。

你可别小看这个搅拌，要是搅得不均匀，那做出来的泡沫塑料可能有的地方硬，有的地方软，就像一个蛋糕有的地方烤糊了，有的地方还没熟一样尴尬。

这个混合的时候呢，要控制好温度哦。

温度太高了，这些原料可能就太兴奋了，反应就会变得很奇怪。

温度太低呢，它们又懒洋洋的，不愿意好好反应。

就像人一样，太热了烦躁，太冷了没精神。

三、发泡过程。

混合好之后呀，就开始发泡喽。

这时候可神奇了，在发泡剂的作用下，这个混合物就开始像被施了魔法一样，一点点地膨胀起来。

就像吹泡泡一样，不过这个泡泡是固态的呢。

在发泡的过程中，要注意周围的环境哦。

如果环境的湿度太大，可能会影响发泡的效果。

就像我们的头发，如果在很潮湿的天气，就容易变得塌塌的，没有造型。

发泡的时候，它会慢慢地形成那种蜂窝状的结构，这个结构可是很重要的，它决定了泡沫塑料的很多性能，比如说强度啦，隔热性能啦。

四、成型阶段。

发泡到一定程度之后，就开始成型啦。

这时候就像给这个正在成长的“小泡沫”找个合适的形状。

可以把它放到模具里，让它按照模具的形状来成型。

这个模具就像是一个小房子，泡沫在里面慢慢长大，最后就变成了模具的形状。

水发泡硬质聚氨酯泡沫塑料的研制和应用的开题报告
本研究项目旨在研制一种新型的水发泡硬质聚氨酯泡沫塑料，并探究其在实际应用中的潜力和优越性。

第一部分介绍了研究背景和意义，指出了传统的聚氨酯泡沫塑料的存在问题和应用潜力。

之后，本文提出了水发泡技术在硬质聚氨酯泡沫塑料制备中的应用，并重点介绍了水发泡技术的特点和优点。

第二部分介绍了研究内容和目标。

本文将通过制备不同比例的原材料，并修改水发泡剂的用量和种类，探究其对硬质聚氨酯泡沫塑料物理和化学性能的影响。

同时，本文将对所得结果进行分析和比较，并探究该新材料在多个领域的应用前景。

第三部分阐述了研究方法和步骤。

本文将采用实验室小试、中试和大试的方法，不断改进和优化制备工艺，最终确定最佳工艺条件。

同时，本文将采用物理分析和化学测试手段，对制备的硬质聚氨酯泡沫塑料进行物理和化学性能测试，并分析其应用前景和优越性。

第四部分详细说明了研究的进展和成果。

通过实验数据的提交和分析，本文找出了硬质聚氨酯泡沫塑料生产工艺中的问题，并找到了解决方案。

同时，本文还对制备出的硬质聚氨酯泡沫塑料在建筑、交通、航空等多个领域的应用进行了探索和总结，以展示其应用前景和潜力。

第五部分总结了本文的研究成果，并提出了该新型材料未来研究的方向和重点。

同时，本文还对所得成果的优越性和实用价值进行了总结和展望。

聚氨酯泡沫塑料的配方设计1，建筑用PU夹芯发泡板材配方组成（质量分）聚醚9506 30 AC发泡剂 0.5 聚酯P3152 60 添加型/反应型复合 17泡沫稳定剂 2.5 HCFC-141b 25-27复配催化剂 3.2 PAPI(44V20) 230加工条件：1，环境温度：24-25℃2，搅拌速度：2900r/min3，搅拌时间：9-10s4，模具温度：40-45℃5，熟化温度：90-100℃相关性能：泡沫密度0.038g/cm3；压缩强度235MPa；拉伸强度255MPa；热导率0.019W/M .K;粘接强度312MPa。

2，冰箱用聚氨酯硬质泡沫塑料配方组成（质量份）聚醚HBL-06 90-96 泡沫稳定剂 1.5-2.5聚酯HBL-16 4-10 水 1.5-2.5二甲基环己胺 2-4 HFC-245fa 30-40六氢化三奈 1-2 PAPI 150相关性能：泡沫密度0.0346g/cm3，热导率20.2mW/m.K3,开孔型微孔泡沫芯材配方配方组成（质量份）聚醚多元醇 100 复合催化剂 3-6泡沫稳定剂 0.5-1.0 发泡剂 7-10开孔机 0.5-1.04，环戊烷发泡的组合聚醚配方组成（质量份）聚醚多元醇 100 水 1.8-2.4匀泡剂 2 环戊烷 12-14催化剂 1.2-2.0 PAPI 1.05-1.105，组合聚醚WF101配方配方组成（质量份）硬泡聚醚NH-4201 100 交联剂 2-4泡沫稳定剂 1.5-3 水 1-3乳化剂 1-2 异戊烷 6-16催化剂 1-26，复合面料泡沫垫配方组成（质量份）聚醚三元醇（MN=6000) 100 有机硅表面活性剂 0.5山梨醇聚醚多元醇 1 水 3.2胺催化剂NIAX-1 0.18 MDI 52胺催化剂NIAX-4 0.45 异氰酸酯 1007，软质PU泡沫塑料配方组成（质量份）1# 2# 3# 4# 5# 6#聚醚多元醇 100 100 100 100 100 100异氰酸酯 37.5 51.1 51.1 53.5 51.1 64.6水 2.7 4.0 4.0 4.2 4.0 5.0F11硅油表面活性剂 0.8 0.9 0.9 1.1 1.1 1.3胺催化剂 0.1 0.12 0.1 0.12 0.15 0.15锡催化剂 0.2 0.24 0.24 0.21 0.25 0.25相对密度 0.034 0.028 0.026 0.024 0.020 0.020拉伸强度 0.11 0.10 0.10 0.09 0.08 0.05伸长率 130 120 140 145 160 75压缩变形 3.5 5.0 5.5 4.8 6.9 5.88，聚醚型块状PU软质泡沫塑料配方组成（质量份）聚醚三元醇 100 泡沫稳定剂 0.1TDI80/20 45-47 水 3-4有机锡 0.3-0.5 F-11 0-15叔胺 0.2-0.3相关性能：相对密度0.02-0.025；拉伸强度0.09-0.1MPa；撕裂强度0.3-0.4KN/m；伸长率200%-500%;50$%压缩强度0.006MPa；落球回弹率35-40%9，PU硬质泡沫塑料（配方组成）质量份喷涂配方浇注配方喷涂配方浇注配方2型阻燃醚 100 100 F11 80 -403聚醚70 18 TCEP(发泡剂) 80 6泡沫稳剂 5 5 水-6有机锡0.8 0.1 PAPI 290 1 97三乙烯二胺/乙二醇 8 --10，聚氨酯泡沫塑料配方组成（质量份）聚醚100；硅油1-4； PAPI 140-180；三乙醇胺0.7-1.5；蒸馏水0.4-1.5。