腳輪材料——聚氨酯的70個基本概念，讓你輕松成為聚氨酯高手（下）
東瑞腳輪材料：
51.泡沫制備的基本反應(yīng)
答：是指-NCO與-OH、-NH2、H2O的反應(yīng)，與多元醇反應(yīng)時，發(fā)泡過程中的“凝膠反應(yīng)”一般即指氨基甲酸酯的形成反應(yīng)。因為泡沫原料采用多官能度原料，得到的是交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，這使得發(fā)泡體系能夠迅速凝膠。
在有水存在的發(fā)泡體系中，產(chǎn)生發(fā)泡反應(yīng)。所謂“發(fā)泡反應(yīng)”， 一般是指有水與異氰酸酯反應(yīng)生成取代脲，并放出CO2的反應(yīng)。
52.氣泡的成核機(jī)理
原料在液體中反應(yīng)或依靠反應(yīng)生產(chǎn)的溫度產(chǎn)生氣體物質(zhì)并使氣體揮發(fā)。隨著反應(yīng)的進(jìn)行和反應(yīng)熱量的大量產(chǎn)生，氣體物質(zhì)的發(fā)生量和揮發(fā)量不斷增加。氣體濃度增加超過飽和濃度后，在溶液相中開始形成維系的氣泡并上升。
53.泡沫穩(wěn)定劑在聚氨酯泡沫制備中的作用
答:具有乳化作用，使泡沫物料各組分間的互溶性增強(qiáng);加入有機(jī)硅表面活性劑后，由于它大大降低了液體的表面張力γ ，氣體分散時所需增加的自由能減少，使分散在原料中的空氣在攪拌混合過程中更易成核，有助于細(xì)小氣泡的產(chǎn)生，提高了泡沫的穩(wěn)定性。
54.泡沫的穩(wěn)定機(jī)理
答：加入適當(dāng)?shù)谋砻婊钚詣┯欣谏杉?xì)微的氣泡分散體。
55.開孔泡沫與閉孔泡沫的形成機(jī)理
答：開孔泡沫形成機(jī)理：大多情況是在氣泡內(nèi)產(chǎn)生最大壓力時由于凝膠反應(yīng)形成的泡孔壁強(qiáng)度不高，不能承受氣體壓力升高引起的壁膜拉伸，氣泡壁膜便被拉破，氣體從破裂處逸出，形成開孔泡沫。
閉孔泡沫形成機(jī)理：對于硬泡體系，由于采用多官能度、低分子量的聚醚多元醇與多異氰酸酯反應(yīng)，凝膠速度相對較快，在泡孔內(nèi)氣體不能擠破泡壁，從而形成以閉孔為主的泡沫塑料。
56.物理發(fā)泡劑與化學(xué)發(fā)泡劑發(fā)泡機(jī)理
答：物理發(fā)泡劑：物理發(fā)泡劑就是泡沫細(xì)孔是通過某一種物質(zhì)的物理形態(tài)的變化，即通過壓縮氣體的膨脹、液體的揮發(fā)或固體的溶解而形成的。
化學(xué)發(fā)泡劑：化學(xué)發(fā)泡劑是那些經(jīng)加熱分解后能釋放出二氧化碳和氮氣等氣體，并在聚合物組成中形成細(xì)孔的化合物。
57.軟質(zhì)聚氨酯泡沫的制備方法
答：一步法和預(yù)聚體法
預(yù)聚體法：即先由聚醚多元醇和過量的TDI反應(yīng)，制成含有游離NCO基的預(yù)聚體，后與水、催化劑、穩(wěn)定劑等混合制成泡沫。
一步法：各種原料通過計算直接進(jìn)入混合頭混合，一步制造泡沫塑料，可分為連續(xù)式和間歇式。
腳輪
58.水平發(fā)泡與垂直發(fā)泡的特點
答：水平發(fā)泡特點：邊膜提升法：該方法在原始水平發(fā)泡機(jī)基礎(chǔ)上增加了向上牽引側(cè)紙裝置，使泡沫邊緣與中部同步上漲發(fā)泡，從而制得接近平頂?shù)呐菽瓑K。平衡壓板法：特點是采用了頂紙和頂部蓋板。溢流槽法：特點是采用溢流槽和傳送帶降落板。
垂直發(fā)泡特點：可以用較小的流量得到大截面積的泡沫塊料，而通常用水平發(fā)泡機(jī)要得到同樣截面的塊料，流量水平要比垂直發(fā)泡大3～5倍;由于泡沫塊橫截面大，不存在上下表皮，邊皮也較薄，因而大大減少了切割損失;設(shè)備占地面積小，廠房高度約12～13m，廠房和設(shè)備投資費用較水平發(fā)泡工藝的低;可以方便地通過更換料斗及模型，可生產(chǎn)圓柱形或矩形泡沫體，特別是可生產(chǎn)供旋切的圓塊泡坯料。
59.軟泡制備原料選擇基本要點
答：多元醇：用于普通塊狀泡沫的聚醚多元醇，分子量一般為3000～4000，以聚醚三醇為主。高回彈泡沫則多采用分子量在4500～6000的聚醚三醇。分子量增加時，泡沫的拉伸強(qiáng)度、伸長率和回彈性提高;同類聚醚的反應(yīng)活性下降。聚醚的官能度增加，則反應(yīng)相對加快，生成聚氨酯的交聯(lián)度提高，泡沫硬度隨之提高，伸長率下降。異氰酸酯:聚氨酯軟塊泡的異氰酸酯原料以甲苯二異氰酸酯(TDI-80)為主。而活性相對較低的TDI-65僅用于聚酯型聚氨酯泡沫或特殊的聚醚型泡沫。催化劑:塊狀軟泡發(fā)泡用的催化利大致分為二類：一類是有機(jī)金屬化合物，以辛酸亞錫最為常用;另一類是叔胺、以雙(二甲氨基乙基)醚常用。泡沫穩(wěn)定劑:在聚酯型聚氨酯塊狀泡沫中以非硅系表面活性劑為主，聚醚型塊狀發(fā)泡中主要采用有機(jī)硅—氧化烯烴共聚合物。發(fā)泡劑: 一般在制造密度大于21千克每立方米的聚氨酯軟塊泡時，只使用水作發(fā)泡劑;在低密度配方中才使用二氯甲烷(MC)等低沸點化合物作輔助發(fā)泡劑。
60.環(huán)境條件對塊狀泡沫物性的影響
答：溫度的影響：聚氨酯的發(fā)泡反應(yīng)隨著物料溫度上升而加快，在敏感的配方中將會引起燒芯和著火的危險�？諝鉂穸鹊挠绊懀弘S著濕度的增加，由于泡沫中的異氰酸酯基團(tuán)部分與空氣中的水分反應(yīng)，泡沫的硬度有所下降，伸長率增加;由于脲基的增加，泡沫的拉伸強(qiáng)度有所增加。大氣壓的影響：對同樣的配方，當(dāng)在海拔較高的地方發(fā)泡時，密度明顯降低。
61.冷模塑軟泡與熱模塑泡沫所用原料體系主要區(qū)別
答：冷熟化模塑所用原料的反應(yīng)活性較高，熟化時無需外部供熱，依靠體系產(chǎn)生的熱量，短時間即可基本上完成熟化反應(yīng)，原料注模后幾分鐘內(nèi)即可脫模。 熱熟化模塑泡沫的原料反應(yīng)活性較低，反應(yīng)混合物在模具中發(fā)泡結(jié)束后，需要連同模具一起加熱，泡沫制品在烘道中熟化完全后才能脫模。
62.冷模塑軟泡與熱模塑泡沫相比有何特點
答：①生產(chǎn)過程中不需外部提供熱量，可節(jié)省大量熱能;②sag系數(shù)(壓陷比)高，舒適性能好;③回彈率高;④不加阻燃劑的泡沫也有一定的阻燃性能;⑤生產(chǎn)周期短，可節(jié)省模具，節(jié)約成本。
63.軟泡與硬泡各自的特點與用途
答：軟泡特點：聚氨酯軟泡的泡孔結(jié)構(gòu)多為開孔的。一般具有密度低、彈性回復(fù)好、吸音、透氣、保溫等性能。用途：主要用作家具、墊材、交通工具座椅墊材、各種軟性襯墊層壓復(fù)合材料，工業(yè)和民用上也把軟泡用作過濾材料、隔音材料、防震材料、裝飾材料、包裝材料及隔熱保溫材料等。
硬泡特點：聚氨酯泡沫具有重量輕、比強(qiáng)度高、尺寸穩(wěn)定性好;聚氨酯硬泡的絕熱性能優(yōu)越;粘合力強(qiáng);老化性能好，絕熱使用壽命長;反應(yīng)混合物具有良好的流動性，能順利地充滿復(fù)雜形狀的模腔或空間;聚氨酯硬泡生產(chǎn)原料的反應(yīng)性高，可以實現(xiàn)快速固化，能在工廠中實現(xiàn)高效率、大批量生產(chǎn)。
用途：用作冰箱、冷柜、冷藏集裝箱、冷庫等的保溫層材料，石油輸送管道及熱水輸送管道保溫層，建筑墻壁及屋頂保溫層、保溫夾心板，等等。
64.硬泡配方設(shè)計要點
答：多元醇 ：用于硬泡配方的聚醚多元醇一般是高官能度、高羥值(低分子量)聚氧化丙烯多元醇;異氰酸酯：目前用于硬泡的異氰酸酯主要是多亞甲基多苯基多異氰酸酯(一般稱PAPI)，即粗MDI、聚合MDI; 發(fā)泡劑:(1)CFC發(fā)泡劑(2)HCFC及HFC發(fā)泡劑(3)戊烷發(fā)泡劑(4)水; 泡沫穩(wěn)定劑:用于聚氨酯硬泡配方的泡沫穩(wěn)定劑一般是聚二甲基硅氧烷與聚氧化烯烴的嵌段聚合物，目前大多數(shù)泡沫穩(wěn)定劑以Si-C型為主;催化劑:硬泡配方的催化劑以叔胺為主，在特殊場合可使用有機(jī)錫催化劑;其它助劑:根據(jù)聚氨酯硬泡制品的不同用途要求與需要，還可在配方中加入阻燃劑、開孔劑、發(fā)煙抑制劑、防老劑、防霉劑、增韌劑等助劑。
65.整皮模塑泡沫制備原理
答:整皮模塑泡沫塑料(integral skin foam，簡稱ISF)又稱自結(jié)皮泡沫塑料(self skinning foam)，是在制造時自身產(chǎn)生致密表皮的泡沫塑料。
66.聚氨酯微孔彈性體的特點及用途
答：特點：聚氨酯彈性體是一種嵌段聚合物，一般由低聚物多元醇柔性長鏈構(gòu)成軟段，以二異氰酸酯及擴(kuò)鏈劑構(gòu)成硬段，硬段和軟段交替排列，形成重復(fù)結(jié)構(gòu)單元。除含有氨酯基團(tuán)外，聚氨酯分子內(nèi)及分子間可形成氫鍵，軟段和硬段可形成微相區(qū)并產(chǎn)生微觀相分離。
67.聚氨酯彈性體由哪些主要性能特點
答：性能特點：1、較高的強(qiáng)度和彈性，可在較寬的硬度范圍內(nèi)(邵氏A10～邵氏D75)保持較高的彈性;一般無需增塑劑可達(dá)到所需的低硬度，因而無增塑劑遷移帶來的問題;
2、在相同硬度下，比其它彈性體承載能力高;
3、優(yōu)異的耐磨性，其耐磨性是天然橡膠的2～10倍;
4、耐油脂及耐化學(xué)品性優(yōu)良;芳香族聚氨酯耐輻射;耐氧性和耐臭氧性能優(yōu)良;
5、抗沖擊性高、耐疲勞性及抗震動性好，適于高頻撓屈應(yīng)用;
6、低溫柔順性好;
7、普通聚氨酯不能在100 ℃以上使用，但采用特殊的配方可耐140 ℃高溫;8、模塑和加工成本相對較低。
68.聚氨酯彈性體根據(jù)多元醇、異氰酸酯、制造工藝等分類
答：1.按低聚物多元醇原料分，聚氨酯彈性體可分為聚酯型、聚醚型、聚烯烴型、聚碳酸酯型等，聚醚型中根據(jù)具體品種又可分聚四氫呋喃型、聚氧化丙烯型等;
2.根據(jù)二異氰酸酯的不同，可分為脂肪族和芳香族彈性體，又細(xì)分為TDI型、MDI型、IPDI型、NDI型等類型;從制造工藝分，傳統(tǒng)上把聚氨酯彈性體分為澆注型(CPU)、熱塑性(TPU)、混煉型(MPU)三大類。
69.從分子結(jié)構(gòu)上看影響聚氨酯彈性體性能的因素有?
答：從分子結(jié)構(gòu)上看，聚氨酯彈性體是一種嵌段聚合物，一般由低聚物多元醇柔性長鏈構(gòu)成軟段，以二異氰酸酯及擴(kuò)鏈劑構(gòu)成硬段，硬段和軟段交替排列，形成重復(fù)結(jié)構(gòu)單元。除含有氨酯基團(tuán)外，聚氨酯分子內(nèi)及分子間可形成氫鍵，軟段和硬段可形成微相區(qū)并產(chǎn)生微觀相分離。這些結(jié)構(gòu)特點使得聚氨酯彈性體具有優(yōu)異的耐磨性和韌性，以“耐磨橡膠”著稱。
70.普通聚酯型和聚四氫呋喃醚型彈性體的性能區(qū)別
答：聚酯分子中含有較多的極性酯基(-COO-)，可形成效強(qiáng)的分子內(nèi)氫鍵，因而聚酯型聚氨酯具有較高的強(qiáng)度、耐磨及耐油性能。
聚醚多元醇制得的彈性體具有較好的水解穩(wěn)定性、耐候性，低溫柔順性和耐霉菌性等性能。
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