聚氨酯應(yīng)用量最大的其實(shí)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(shù)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(shù)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(shí)心材料，發(fā)泡顧名思義材料是會含有空隙或非實(shí)心的一類材料；由于水與異氰酸酯的反應(yīng)有二氧化碳產(chǎn)生，很多時(shí)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(dāng)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(yīng)往往是較為緩慢的，需要數(shù)小時(shí)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(chǎn)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(shí)也很簡單，可以從NCO與水的反應(yīng)原理那里找到答案；具體的反應(yīng)歷程或動(dòng)力學(xué)方面太專業(yè)我也不太理解，只能大概說說我自己的認(rèn)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(diǎn)出什么出來的；氫更容易去親電子于是找到了氧，相應(yīng)的HO只能相對親核嘍找到了碳，號稱氨基甲酸，而這么一個(gè)結(jié)構(gòu)明顯是不穩(wěn)定的，看著也比較別扭的一個(gè)分子結(jié)構(gòu)，于是各個(gè)原子間又商量又重排導(dǎo)致二氧化碳?xì)怏w出現(xiàn)，NCO轉(zhuǎn)化為氨基，氨基又和其他的NCO很快反應(yīng)成為聚脲，從上面過程也可以看出一個(gè)水分子能干掉2個(gè)NCO基團(tuán)，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(shí)是氨基與NCO的反應(yīng)，根據(jù)最簡單的物以類聚人以群分原理或相似相容原理，當(dāng)然是胺類催化劑更能有效的促進(jìn)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(jī)會，這些應(yīng)該是比較容易理解的。另外一點(diǎn)氨作為SP3軌道分布是典型的四面體構(gòu)型，這也和發(fā)泡材料經(jīng)常會選擇3官能度聚醚如3050及陶氏4701聚醚結(jié)構(gòu)相呼應(yīng)，讓海綿材料能多的傾向于三維網(wǎng)狀體型，進(jìn)而讓氣態(tài)的二氧化碳更容易分散均勻，這和彈性體鏈?zhǔn)襟w型為主導(dǎo)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(shí)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(diào)配合適的催化劑，也要選擇合理或匹配該產(chǎn)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(shí)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(shè)計(jì)配方時(shí)應(yīng)該謹(jǐn)記的。聚氨酯噴涂