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。
海绵就是泡沫密度低于18 kg/m3以下的低密度PU，方法通常是水用量超过4.5份（每100份多元醇），TDI用量超过55份，泡沫的散热问题就非常突出，由于泡沫内部的热量不易散发，在发泡过程中温度自动升温超过180℃，会引起泡沫自燃，导致火灾危险。
国内外解决办法有三个，即负压发泡技术、强制冷却技术和液态CO2发泡技术。
1、负压发泡技术通常，泡沫发泡过程中，泡孔要承受大气压、泡沫自身重量和发泡时的气体膨胀力这三种压力。
P1为大气压力，P2为泡孔内部气体膨胀而使泡孔受到的向外膨胀压力，G为此泡孔上方的泡沫体重量。
在P≥P1＋G＋P2下，泡沫才能上升。
在负压下，P1是一个变量，P2是受P1影响的变量。
根据我们实验：一旦在发泡时泡沫料所受的外部压力减少30%（即低于大气压力30%），泡沫塑料的密度可以降低15％～20％；当泡沫外界压力减少50%时，泡沫密度能降低25％～30％。
一般，在0.1 MPa（1 atm）下，用水量在4.3份(每100份聚醚多元醇)情况下，可制得密度为24 kg/m3左右的块泡；当外界压力降为0.05 MPa时，同样4.3份水可制得密度为16 kg/m3的块泡。
值得注意的是，必须适当调整泡沫的上升及凝固时间，即延长上升时间、缓迟凝固时间，以保证泡沫在负压下有充分的发泡机会。
对于连续平顶块状海绵，“负压发泡”的设备投资大，中小企业难以承受，但对于“箱式发泡”，其投资成本不会太大。
建议：建一个圆筒型真空房，形似“真空干燥箱”，再添一台抽气量大的真空泵，以保证在30 s内达到所需的真空度。
2、强制冷却技术本技术的特点是保证软质泡沫塑料体的中心温度不超过170℃，避免自燃及火灾的发生。
强制冷却的目的是在采用高含水量条件下生产出低密度海绵时，保证泡沫体内部温度不超过临界温度170℃。
在操作上，这种方法是可行的。
只要控制好发泡时间不超过30 min，将大块泡沫移入强制冷却室，使泡沫继续熟化，即可达到目的。
聚氨酯泡沫材料
聚氨酯泡沫材料是一种常用的填充材料和绝缘材料，由于其独特的性能使其在各个领域得到广泛应用。
下面将介绍聚氨酯泡沫材料的特点和应用。
聚氨酯泡沫材料具有良好的保温隔热性能，低热传导系数，可以有效地减少能量的流失，提高建筑物的能效。
因此，它常被用于建筑领域的墙面绝缘、屋顶绝缘等。
同时，聚氨酯泡沫材料还具有较高的吸声性能，可减少建筑内部的噪音传播，提高居住环境的舒适度。
此外，聚氨酯泡沫材料具有良好的耐腐蚀性和耐久性。
它可以抵抗酸、碱等化学物质的侵蚀，具有较长的使用寿命。
因此，在化工、电子、冶金等领域中，聚氨酯泡沫材料常被用作管道隔热保护、设备防腐等。
聚氨酯泡沫材料还具有较轻的重量，良好的强度和韧性。
它可以制作成各种形状和尺寸，适应不同的应用需求。
此外，聚氨酯泡沫材料的可塑性和可加工性也很高，可以方便地切割、粘结和塑造。
因此，在交通运输、航空航天等领域中，聚氨酯泡沫材料常被用作隔音减振、缓冲保护等。
值得注意的是，聚氨酯泡沫材料在使用中需要注意防火措施。
由于其易燃性，一旦遭受明火或高温，可能会产生有毒气体和火灾。
因此，在使用聚氨酯泡沫材料时，需要配备相应的防火设施和消防措施，确保安全使用。
总的来说，聚氨酯泡沫材料具有保温隔热、吸声性能好、耐腐蚀、轻巧强韧等优点，在建筑、化工、交通运输等领域得到广泛应用。
随着科技的进步和人们对能源节约和环境保护的要求不断提高，聚氨酯泡沫材料的应用前景将更加广阔。
高分子材料与工程毕业论文专业：高分子材料与工程题目：全水发泡在阻燃聚氨酯硬泡中的应用研究摘要采用多元醇、异氰酸酯、催化剂、发泡剂和阻燃剂等为原料制备了全水发泡阻燃聚氨酯硬质泡沫（PURF），讨论了聚醚多元醇种类、催化剂、发泡剂、异氰酸酯指数以及阻燃剂对聚氨酯硬质泡沫性能的影响。
结果表明，聚酯多元醇能够改善泡孔结构，但降低压缩强度和尺寸稳定性；不同催化剂复配，可以控制发泡工艺;水发泡剂与泡沫的密度、泡孔结构、力学性能有关；异氰酸酯指数在1.1～1.2时，泡沫的压缩强度、尺寸稳定性等较好;三(2-氯异丙基) 磷酸酯(TCPP)可赋予聚氨酯硬质泡沫一定的阻燃性，但对泡体结构、压缩强度和尺寸稳定性有影响。
关键词：聚氨酯硬质泡沫，全水发泡，阻燃性能ABSTRAC TThe water-blown rigid polyurethane flame-retardant foam(PURF) was prepared by polyol, isocyanate , catalyst ,blowing agents and flame retardants as raw materials,in this pape. The types of polyrther polyols, catalysts, blowing agents,isocyanate index and fire retardant on the PURF performance were investgated.The results show that the polyester polyol can improve the cell structure, but reduce the compression strength and dimensional stability; different catalyst compound, can control the foaming process; water foaming agent and foam density, cell structure, the mechanical properties; isocyanate index of 1.1 to 1.2, the foam compression strength, good dimensional stability, etc.; Tris-(2-chloroisopropyl)phosphate phosphate (TCPP) flame retardant may be given to PURF certain, but on the bubble structure, compressive strength dimensional stability, and impact.Keywords：Rigid Polyurethane Foam,Water-blown, Flame retardant目录摘要 (II)ABSTRACT (III)第一章前言 (1)1.1 聚氨酯概况 (1)1.1.1聚氨酯简介及其应用 (1)1.2 聚氨酯的发展现状及趋势 (2)1.3硬质聚氨酯泡沫塑料 (2)1.3.1硬质聚氨酯泡沫塑料的性能特点 (2)1.3.2聚氨酯泡沫塑料的制备 (3)1.3.3聚氨酯硬泡的应用 (3)1.4硬泡全水发泡技术 (4)1.5全水发泡在阻燃聚氨酯硬泡的研究 (5)第二章实验部分 (6)2.1 实验仪器及药品 (6)2.2 基本化学反应及泡沫形成原理 (7)2.3硬泡合成过程及样品的制备 (7)2.4抗压强度 (8)2.5表观密度（GB/T 6343-1995） (8)2.6吸水率的测定 (9)第三章结果与讨论 (10)3.1 配方影响因素 (10)3.1.1多元醇的选择及用量对泡沫性能的影响 (10)3.1.2异氰酸酯指数的确定 (12)3.1.3水的量对聚氨酯泡沫性能的影响 (13)3.1.4聚氨酯硬泡的阻燃性能 (15)结论 (16)参考文献 (17)致谢 (18)第一章前言1.1 聚氨酯概况1.1.1聚氨酯简介及其应用聚氨酯是聚氨基甲酸酯的简称。
