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聚氨酯泡沫制品知识

文字:[大][中][小] 2016-6-2    浏览次数:1595    
一、软质聚氨酯泡知识沫塑料


概  述

  早期拜耳公司生产的软质泡沫塑料属于聚酯型,基本采用以65/35甲苯二异氰酸酯、部分支链的已二酸系列聚酯、胺类催化剂、离子型表面活性剂等为原料。与此同时还解决了连续机械发泡的生产工艺,使生产技术有厂较大的突破。1953年,拜耳公司该技术引入美国。1954年,拜耳公司与美同孟山都公司合并为摩贝公司,使原有聚酯型泡沫塑料制造技术有了一定的提高。该厂采用价格较为低廉的80/20甲苯二异氰酸酯及一系列新型聚酯,对催化剂也做了一定改进.进一步促进了泡沫塑料的发展。

  聚酯型软质泡沫塑料虽然强度较好,并具有抗氧老化、耐油、耐溶剂等性能,然而不适用当时美国急需的坐垫材料。它和泡沫乳胶相比,舒适性较差,主要是由于它在低变形时模量较高,回弹性亦较差,而且早期的聚酯型泡沫塑料的湿老化性能也不够理想,因而一直未能应用于家具坐垫以及其它工业。随着研究工作的进展,其性能得到一定的改善,不但改进了湿老化性能,而且柔软性和匣弹性也有所提高,然而却始终未能像聚醚型泡沫塑料那样能够广泛地应用于坐垫工业。它优异的机械强度和独特的耐油、抗溶剂等性能,除了用作防震缓冲材料外,一部分还应用于织物衬里。

  20世纪50年代,美国还曾开发了以蓖麻油为原料的一系列软质泡沫塑料,其中有些还具有较好的柔软性和耐水解性,但在发泡过程中重复性较差,因而在刚转入工业化时就很快地为后来居上的聚醚型泡沫塑料所取代。

  1954年,美国怀安多特化学公司的海斯提出用环氧丙烷和环氧乙烷为原料,制备以乙二胺为墓础的嵌段共聚醚,并发表用于制备聚氨酯的研究,这引起人们较大的注意,之后,各公司纷纷竞相开展研究。该类聚醚所用原料为环氧丙烷,主要来自石油化工,不但原料易得,价格低廉,而且可以合成各种官能度和不同分子量的聚醚,以制成不同链节和不同交联密度的泡沫塑料。它和聚酯型相比,制品较为柔软、回弹性好、压缩变形小、湿老化性能良好,更重要的是它的变形曲线较为理想,适用于制造坐垫制品。同时在发泡技术上,随着发泡机械的进展以及一步法催化剂三亚乙基二胺和有机锅的出现,加快了这类聚醚型泡沫塑料的发展。它不但可以简化生产流程,而且可以根据需要来较大幅度地调节它的性能,因而很快地得到了发展。

  20世纪60年代至70年代期间,为了满足不同用途的需要,提高制品性能,进一步简化生产工艺和降低成本,进行了大量技术开发工作。在发泡工艺方面有矩形块状发泡、热模塑成型工艺以及沫状发泡和喷涂发泡等现场发泡工艺。之后,在此基础上又出现了整皮模塑聚氨酯泡沫塑料,不但可以减少而且甚至不用乙烯基表皮材料,因而大大简化了生产工艺。与此同时还开发了高回弹和冷熟化泡沫,不但提高了泡沫的回弹性能,提供了更为舒适的坐垫材料,而且降低了制造成本和能量消耗,改进了模塑性和制品手感。在块状发泡工艺上也有较大突破,为了减少块状泡沫生产中的边皮损耗,在20世纪60年代的Unifoam法基础上开发了 Foamax法的平顶发泡工艺。

  进入21世纪之后,为保护臭氧层,禁用CFC—11及二氯甲烷.意大利康隆集团及德国拜耳集团的亨内基公司相继开发了液态CO2发泡技术,相应称之为 “CarDio”技术、“NovaFlex”技术;Reetical/Beamech公司开发了变压发泡技术(Prefoam);Cannon ViKing公司开发厂强制冷却发泡(Rapidcure)工艺等。在新品种方面,有阻燃型泡沫、超柔软泡沫、低密度高回弹泡沫、亲油性泡沫、亲水性泡沫以及网状泡沫制品等,近几年,又相继出现低雾化、低湿热变形泡沫,超高回弹泡沫(回弹率≥70%以上),低烟、高阻燃高回弹泡沫,等等。这些新工艺和新品种的研究成功大大推动软质聚氨酯泡沫的发展。
 
二、硬质聚氨酯泡沫塑料


  概  述

 
   硬质聚氨酯泡沫塑料是指在一定负荷作用下不发生明显形变,当负荷过大发生形变后不能恢复到初始状态的泡沫塑料。它是一种性能优良的绝热材料和结构材料,在聚氨酯各类制品中,产量仅次于软质泡沫塑料。

   20世纪40年代初.以聚氨酯化学为理论依据的硬质聚氨酯泡沫塑料开始小规模的用作飞机夹层结构的芯材。20世纪40年代隶,随着甲苯二异氰酸酯 (TDl)的工业化生产,TDI与聚酯多元醇成为硬质聚氨酯泡沫塑料的基本原料。最初以一步法生产,但这很难控制发泡过程中人员热量的释放.因此多数以二步法(预聚体)成型。
  
    硬质聚氨酯泡沫塑料在技术上取得突破性进展并大规模应用是在20世纪60年代。其原因是:
  
    ①一氟三氯甲烷(CFC—11)刚作发泡剂;

  ②石油化学工业的发展提供了大量质优价廉的环氧内烷和环氧乙烷,进而制成低成本、低黏度的聚醚多元醇;  

  ③聚合MDI的开发应用;
  
    ④发泡机械的不断更新,操作简便、性能好、效率高的发泡机提高了硬质聚氨酯泡沫塑料的生产效率和经济性,有力地促进了泡沫塑料工业的发展;
 
   ⑤新品种的不断开发,能够满足各种不同用途的需要。
 
   在20世纪50年代末,氟氯烷烃类发泡剂与化学发泡剂(水)联合使用生产出了具有较低密度的闭孔硬质聚氨酯泡沫塑料,它除了明显提高了材料的机械性能外,还具有其它泡沫塑料无法比拟的极低的导热系数。到1960年前后,随着低蒸汽压聚合MDI的大规模工业化生产,以及聚醚多元醇的开发利用,易于操作的一步法生产工艺得以发展,满足了硬质聚氨酯泡沫塑料应用迅速扩大的技术和经济要求,有力地促进了泡沫塑料工业水平的提高。20世纪60年代中期,随着阻燃技术的进步使硬质聚氨酯泡沫塑料的应用范围进一步扩大,例如冰箱、冷柜、工厂设施(贮罐、管道)、液化天然气的运输、船体和建筑绝热等。在大多数情况下,人们除了考虑硬质聚氨酯泡沫塑料的低导热系数外,还有它优异的机械强度、黏结性等。此外,可在较大范围内调整的机械性能及其独特的发泡工艺,使硬质聚氨酯泡沫塑料能满足许多特殊领域的特殊要求,如今,经过几十年的努力,各种性能优良的聚氨酯泡沫塑料在工业、民用等各方面均获得广泛的应用,一大批新技术也相继开发成功。如低密度技术,对冰箱、冷藏、热水器等行业来说意义重大,降低密度而不影响压缩强度和尺寸稳定性等性能是该技术的特点。低热导率化也是一项新技术,如今热导率低子0.015W/(m·K)的泡沫已不是遥不可及了,特别是由开孔泡沫制成真空绝热板技术的日益成型。聚酯工业的下脚料及回收品(如胶片、瓶子)的综合利用.制成硬泡,也是一大技术成就。
 
   然而,在1974年,莫利纳等科学家发现氟氯烃类化合物(CFC)对臭氧层有严重的破坏作用,使人类赖以生存的生态环境恶化,这引起了各国科学家的高度关注。1987年,30多个国家签署了《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》,决定逐步消减、禁止使用这类化合物。此后,关于CFC类发泡剂的替代工作一直持续不断的开展,经过多年的努力,发泡替代技术已用于硬质泡沫塑料的生产中。这是聚氨酯硬质泡沫塑料发展史上重要的里程碑,其意义之深远是难以以经济价值来衡量的,它不但造福于当代人类,我们的子孙后代也将受益。
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