聚氨酯應用量最大的其實就是海綿泡沫材料，可能占到80%以上；說到海綿我們不禁想到沙發(fā)床墊汽車座椅之類的發(fā)泡材料，而這些材料多數是用聚氨酯材料制造的，北方所采用的供暖保溫材料及冰箱電器保溫也多數屬于聚氨酯材料，今天跟大家一起討論下這些發(fā)泡材料的形態(tài)原理。聚氨酯發(fā)泡保溫材料
聚氨酯屬于逐步加成型聚合物，發(fā)泡材料也概莫能外；只是形態(tài)上不同于常見的彈性體實心材料，發(fā)泡顧名思義材料是會含有空隙或非實心的一類材料；由于水與異氰酸酯的反應有二氧化碳產生，很多時候人們就利用二氧化碳作為形成孔隙的手段或稱為發(fā)泡劑，當然也可以利用其它的小分子氯氟烷烴及環(huán)保型的其他物理發(fā)泡劑。聚氨酯泡沫保溫材料
不論NCO的活性高低與否，在常溫常壓下水與其反應往往是較為緩慢的，需要數小時才會有二氧化碳出現(xiàn)；為了提高效率人們需要使用催化劑來提高生產效率。而催化劑一般會選擇堿性的居多，胺類較為常見如A33之類，那么為什么優(yōu)先選擇胺而沒有采用常見的堿性金屬錫鉍類作為催化劑呢？其實也很簡單，可以從NCO與水的反應原理那里找到答案；具體的反應歷程或動力學方面太專業(yè)我也不太理解，只能大概說說我自己的認識，水作為兩性特征的小分子，面對極度不飽和的NCO肯定是要做點出什么出來的；氫更容易去親電子于是找到了氧，相應的HO只能相對親核嘍找到了碳，號稱氨基甲酸，而這么一個結構明顯是不穩(wěn)定的，看著也比較別扭的一個分子結構，于是各個原子間又商量又重排導致二氧化碳氣體出現(xiàn)，NCO轉化為氨基，氨基又和其他的NCO很快反應成為聚脲，從上面過程也可以看出一個水分子能干掉2個NCO基團，也就是說18克的水完全可以打贏250克的MDI，還有22.4升的氣體二氧化碳出來，可見聚氨酯是很怕水的，尤其異氰酸酯的存儲；繼續(xù)回到催化劑上，從上面的原理明顯可以看出，水作為發(fā)泡劑及固化劑其實是氨基與NCO的反應，根據最簡單的物以類聚人以群分原理或相似相容原理，當然是胺類催化劑更能有效的促進這一類的發(fā)泡嘍；催化意味著很好的分散或者容易形成均相或良溶液，提供更多的分子間碰撞機會，這些應該是比較容易理解的。另外一點氨作為SP3軌道分布是典型的四面體構型，這也和發(fā)泡材料經常會選擇3官能度聚醚如3050及陶氏4701聚醚結構相呼應，讓海綿材料能多的傾向于三維網狀體型，進而讓氣態(tài)的二氧化碳更容易分散均勻，這和彈性體鏈式體型為主導是有所不同的。聚氨酯保溫
發(fā)泡材料或配方能不能管用，最為核心的其實就是平衡發(fā)泡過程和聚醚與NCO的凝膠過程；發(fā)泡太快還沒有形成凝膠難免塌泡及不均勻分布等等，很多問題；反之凝膠太快，泡還沒出現(xiàn)材料還沒膨脹起來就給固定牢了也是一大堆的問題。這些現(xiàn)象除了調配合適的催化劑，也要選擇合理或匹配該產品該配方的表面活性劑來輔助海綿形態(tài)的合理形成過程，在限制中表現(xiàn)自由是隨時隨地的，陰中有陽陽中有陰才是合理的存在，兼顧簡單的工藝及較低的能耗是設計配方時應該謹記的。聚氨酯噴涂