高分子本科毕业论文全水发泡在阻燃聚氨酯硬泡中的应用研究（附答辩记录）.doc

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1、中图分类号： 单位代号：13993 密 级： 学 号：0608063053 本 科 毕 业 论 文题目全水发泡在阻燃聚氨酯硬泡中的应用研究作 者： 斯 学科专业： 高分子材料与工程 指导教师： 完成日期： 2010.05.15 南通大学本论文经答辩委员会全体委员审查,确认符合南通大学本科毕业论文质量要求。答辩委员会主任签名：委员签名：指导教师： 谭 恺答辩日期：2010年5月27日 原 创 性 声 明本人声明：所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已发表或撰写过的研究成果。参与同一工作的其他同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了

2、明确的说明并表示了谢意。 签 名： 日 期： 本论文使用授权说明本人完全了解南通大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留论文及送交论文复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容。（保密的论文在解密后应遵守此规定）学生签名： 指导教师签名： 日期： 南通大学毕业论文立题卡课题名称全水发泡在阻燃聚氨酯硬泡中的应用研究出题人谭恺课题表述（简述课题的背景、目的、意义、主要内容、完成课题的条件、成果形式等）质聚氨酯泡沫塑料是目前所有绝热材料中的佼佼者，广泛应用于建筑、交通运输、冰箱、冰柜、石油化工管道、航空军用等诸方面作绝热材料和结构材料。随着世界能源的日益短缺，对如何合理

3、利用资源，降低能耗，世界各国都做了大量的工作。硬质聚氨酯泡沫塑料作为一种新型优质隔热保温材料，在包装及建筑上得到了越来越广泛的应用。本课题研究了全水发泡聚氨酯硬泡的阻燃性能。主要是是通过调整聚醚多元醇和聚酯多元醇的比例、异氰酸酯指数、不同催化剂的配比、发泡时水发泡剂的用量等方面来考察聚酯多元醇用量对全水发泡PURF性能的影响。本课题希望通过改变原料配方备各项性能能满足人们所需要的聚氨酯泡沫的要求。课题来源科研课题类别毕业论文该课题对学生的要求 高分子材料专业本科生，掌握一定的化学以及高分子专业的基础理论知识，具备一定的动手能力。教研室意见 符合要求，予以立题 教研室主任签名：_ _年_月_日学

4、院意见同意立题（ ）不同意立题（） 教学院长签名：_ _年_月_日注：1、此表一式三份，学院、教研室、学生档案各一份。 2、课题来源是指：1.科研，2.社会生产实际，3. 其他。3、课题类别是指：1.毕业论文，2.毕业设计。4、教研室意见：在组织专业指导委员会审核后，就该课题的工作量大小，难易程度及是否符合专业培养目标和要求等内容提出具体的意见和建议。5、学院可根据专业特点，可对该表格进行适当的修改。南 通 大 学毕 业 论 文 任 务 书题目全水发泡在阻燃聚氨酯硬泡中的应用研究学 生 姓 名 斯 凌 超 学 院 化学化工学院 专 业 高分子材料与工程 班 级 高 064 学 号 060806

5、3053 起 讫 日 期 2009.112010.05 指导教师 谭 恺 职称 工程师 发任务书日期 2009 年 11 月 26 日课题的内容和要求（研究内容、研究目标和解决的关键问题） 本课题是将全水发泡聚氨酯的阻燃性能的研究从在以下方面进行研究：（1）多元醇的用量对泡沫性能的影响。（2）异氰酸酯指数的确定。（3）水用量对泡沫的影响。（4）TCPP用量对阻燃性能的影响。预计解决的难题：聚醚多元醇和聚酯多元醇的比例对全水发泡PURF性能的影响。异氰酸酯指数(R 值)对制备聚氨酯泡沫性能是十分重要的参数,直接影响到泡沫的密度、力学性能、粘接强度、尺寸稳定性等。TCPP用量对助燃性能的影响。（纯

6、的聚氨酯硬泡的氧指数一般为1718,使泡沫材料的阻燃性达不到阻燃标准。TCPP是一种含氯、磷阻燃元素的小分子添加型阻燃剂,广泛用于阻燃泡沫材料的制备。）课题的研究方法和技术路线本工作采用将多元醇、泡沫稳定剂、催化剂、水、阻燃剂等混合均匀 ,作为 A组分;以多异氰酸酯作为 B组分。发泡时 ,调节 A料、B料及模具的温度 2530,按配方称取 A、B料 ,混合后搅拌 20 s,立即倒入模具使其自由发泡 ,同时依次测定上升时间、凝胶时间、表干时间。泡沫在 50熟化 36 h后 ,测定相关性能。基础条件江苏绿源新材料有限公司1超声清洗机型号:KQ-250B，昆山市超声仪器有限公司。用于弱超声分散实验。

7、2旋转粘度计型号：NDJ-1，上海天平厂3电子万能材料试验机，等。型号:AG-101TA，日本岛津。 RPUF的压缩性能测试。压缩强度参照GB/T 8813-88，压缩速度为2mm/min，压缩模量取应力-应变曲线在直线段的斜率。参考文献【l】孔新平. 聚氨酯硬质泡沫塑料阻燃性的研究及应用. 化工新型材料. 1999, 28(1) : 3437【2】Levchik SV, Weil E D. Review: Thermal decomposition, combus2tion and fire2retardancy ofpolyurethanes2a review of the recent

8、literature. Polymer International, 2004, 53:15851610【3】李小斌 曹宏斌, 张懿. 全水发泡硬质聚氨酯泡沫塑料技术研究进展，中国塑料，2004，18 (7)：3234【4】刘新民,许春霞,张琼,等. 复合保温板用聚氨酯硬泡的阻燃性能研究. 聚氨酯工业,2004,19 (2) :1720 【5】韦维，包忠水，刘博.聚氨酯阻燃软质泡沫体阻燃和发泡性能的研究J.合成树脂基塑料，1994,11(2):24【6】张静，袁国渊，刘鸿慈.高阻燃性聚氨酯软泡的研究J.河南化工，2001，(10):9.【7】杨春柏，硬质聚氨酯泡沫塑料研究进展，中国塑料，200

9、9，（2）【8】杨宗焜，聚氨酯硬泡阻燃的应用研究，建筑节能，2007，（2）【9】孔新平，任永秀. 聚氨酯硬质泡沫塑料阻燃性的研究及应用【10】彭 智 ,郑 震 ,王新灵. 全水发泡阻燃聚氨酯硬质泡沫塑料的制备与性能，聚氨酯工业2009（1）1418【11】刘正勤，高性能硬质聚氨酯泡沫塑料的制备及其阻燃性能的研究【12】TAKAHARA A , TASHITA J C. Polymer , 1985 , 26：978【13】FLICKINGER GL ,DAIRANIEH I S.J. Non-Newtonian Fluid Mechanics, 1999 , 7: 283-305【14】Mi

10、chelle H C,Brendan O T,Dacia J, etal. Cellmorphology and mechanical properties of rigid polyurethane foamJ.Journal of Cellular Plastics,2005,41:267285本课题必须完成的任务：聚氨酯的全水发泡和和对其阻燃性的研究。成果形式毕业论文进度计划起讫日期工作内容备 注12月9日1月15日查阅资料,开题1月26日2月5日查阅资料，准备实验3月5日4月3日实验所需硬泡的制备4月5日4月15日各种性能的测试4月16日5月15日各种数据的处理5月25日5月28日论文

11、答辩指导老师意见该生在做论文期间认真努力态度良好，积极的按老师要求拟初稿并及时修改。指导教师签字_年_月_日教研室审核意 见 符合要求 教研室主任签字_ _年_月_日院长签字符合要求 _年_月_日南通大学本科生毕业论文开题报告学生姓名斯凌超学 号0608063053专业高分子材料与工程课题名称全水发泡在阻燃聚氨酯硬泡中的应用研究阅读文献情 况国内文献 10 篇开题日期2009-12-15国外文献 5 篇开题地点南通大学一 文献综述与调研报告：（阐述课题研究的现状及发展趋势，本课题研究的意义和价值、参考文献） 1.聚氨酯（英文名：polyurethane） 聚氨酯（PU）是聚氨基甲酸酯的简称,凡

12、是在高分子主链含有许多重复的氨基甲酸酯基团的高分子化合物通称为聚氨酯.它具有优良的物理力学性能,声学性能,电学性能和耐化学性能,尤其是硬质聚氨酯泡沫塑料的热导率特别低,是一种优良的绝热保温材料。泡沫塑料是聚氨酯合成材料的主要品种之一，它的主要特征是具有多孔性，因而具有相对密度小，比强度高的特点。聚氨酯泡沫塑料是一种新型的高分子材料。聚氨酯泡沫都是由多元醇和二异氰酸酯或多异氰酸酯在催化剂和其它助剂的作用下形成的。另外还有发泡剂、表面活性剂、阻燃剂等助剂。此外生产设备、工艺控制对泡沫体的性能也有重要影响。聚氨酯泡沫塑料在合成过程中伴有复杂的化学变化，影响泡沫结构性能的变化因素非常多。其中不仅涉及异

13、氰酸酯，多元醇与水之间的化学反应，而且也涉及到起泡的胶体化学。泡沫体系的化学反应包括有扩链，起泡与交联等过程。这些反应与参加反应的物质结构、官能度、分子量等均有关系。通常聚氨酯泡沫塑料是通过在液态聚合物中引入气相，然后经加热或化学方法固化来得到。发泡过程分成3个阶段:首先是液态聚合物内小泡的成核;然后是气泡长大到预定的体积;最后是保持泡体结构的稳定性。最初成核的气泡是球形泡，它随着发泡剂所产生的气体的扩散面快速长大。一般，聚氨酯泡沫塑料合成的总反应可用下面的通式表示:2 异氰酸酯：异氰酸酯是制备聚氨酯所用的基础原料,主要包括TDI、MDI、PAPI 等3 种,但基于异构比、聚合度以及各种改性产

14、品的出现,在使用中也会有较大幅度的选择余地。TDI 的异构比影响聚氨酯泡沫的微相分离,随着TDI 异构比的变化,聚脲相的聚集度发生变化。异氰酸指数的变化也会导致泡沫体微相区和玻璃化转变温度的改变。根据异氰酸酯的三聚化反应原理发展出的异氰脲酸酯类型的泡沫已经形成一类新的品种,广泛应用于制备耐高温、阻燃隔热新材料。扩大聚异氰脲酸酯硬泡的应用范围,提高其耐温性是很必要的。3 发泡剂:发泡剂是聚氨酯泡沫塑料中最重要的一种助剂,发泡剂的种类、数量对聚氨酯泡沫的物理机械性能、泡沫密度、耐温性等有直接影响。制备聚氨酯泡沫所使用的发泡剂基本上分为两种类型:一种是利用水与异氰酸酯反应放出CO2 作为起泡剂,即化

15、学发泡剂;另一种是选用低沸点化合物,利用泡沫体系的反应热使之汽化发泡,即物理发泡剂。4 聚氨酯硬质泡沫(PUR)塑料:聚氨酯硬质泡沫(PUR)塑料是一种性能优越的高分子合成材料 ,它既可作为绝热保温材料 ,又可作为结构承重材料,广泛应用于建筑、交通运输、冰箱、冰柜、石油化工管道、航空军用等领域1 。但是目前在生产 PUR时 ,多数发泡剂采用的是氯氟烃类 ,由此导致对环境臭氧层的破坏已引起世界各国的高度重视;同时 PUR的应用场所大多有阻燃的要求 ,尽管添加含卤磷酸酯阻燃剂能赋予其满意的阻燃特性 ,但有些阻燃剂会向材料表面迁移导致阻燃性能持久性差 ,并且阻燃材料在燃烧时释放大量有毒、具有腐蚀性的

16、卤化氢气体造成环境污染。因此 ,臭氧消耗潜值(ODP值)为零的发泡技术和非卤阻燃技术将成为阻燃性 PUR塑料的研究方向。5 全水发泡技术:全水发泡技术是PU发泡过程中ODP值为零的工艺技术之一 ,它利用水和异氰酸酯反应生成的CO2作发泡剂 ,以替代氯氟烃类发泡剂。目前关于PUR全水发泡技术的研究和以HCFC-141b为代表的发泡剂制备的无卤阻燃PUF的研究分别有文献报道。本实验研究了三聚氰胺 MEL 、改性MEL、多聚磷酸铵 APP 及其复配物对全水发泡PUR性能的影响 ,提出了利用全水发泡体系制备非卤阻燃 PURD。6 硬泡全水发泡技术：全水发泡的原理是谁与多异氰酸酯反应生成CO 2 ，CO

17、 2留在泡沫中作为泡沫塑料的发泡剂。该体系ODP值为零，无毒、环保、工艺简单、对设备无特殊要求、成本低，是CFC-11替代的一条重要路线。全水发泡的PU硬泡可用于非绝热用途，如高密度泡沫塑料、泡沫材料、填充材料等，以及少数绝热要求不高的绝热材料如喷涂绝热硬泡、金属饰面夹芯板长；用于与管道保温、建筑材料；汽车内饰材料、水加热保温材料等。在常规发泡体洗中，物理发泡剂具有溶剂稀释效应；能大幅降低泡沫物料的粘度，有利于各组分的混合，可采用高粘度聚醚多元醇。而全水发泡体系没有物理发泡剂加入，须采用较低粘度且能与水、助剂良好混容的聚醚多元醇。在制作低密度硬泡时，由于用手量较大，照成泡沫脆，强度、尺寸稳定性

18、、绝热性能差，且消耗较多的多异氰酸酯。泡沫塑料的导热系数高时全水发泡技术的主要缺点。25时CO2的导热率高达16.3mW/m. k，较CFC-11及其它替代物高。CO2气体分子小，易穿过聚氨酯硬泡的泡孔而溢出，造成泡孔内压降低，空气慢慢渗入泡孔。而空气的热导率是27W/m. k。因此，全水发泡聚氨脂硬泡的绝热性能不佳，不能用于对绝热性能要求高的场合。如欲得到相同的隔热效果，CO2发泡体系的泡沫体厚度须提高30%以上。另外，CO2从泡沫孔向外扩散的速度比空气进入的速度快1.0倍为防止发泡收缩，聚氨脂的密度也必须提高，成本也因此大幅提高。但经配方改良，可使硬泡密度适当降低。全水技术今年来得到长足发

19、展，Bayer公司的一种全水发泡冷冻集装箱用硬泡体系密度为65kg/m3,压缩强度为350kPa、粘接强度为0.65MPa，泡沫导热系数为25 mW/m. k；Dow等。国内已经有多个单位开发该技术。许多汽车内饰材料、保温管材、高密度泡沫制品及建筑材料生产技术也采用全水技术。二 课题的研究方法、技术路线实验部分11 试剂聚醚455 羟值(430mgkoh/g f=4.705) 聚醚2605 羟值(400 mgkoh/g f=4.761) 聚酯多元醇3360 羟值(270 mgkoh/g f=2) 硅油AK8805 粘度850PaS T-9 三乙醇胺 TCPP 粗制MDI12仪器（1）模具 30

20、0 mm 120 mm 60 mm,自制；（2）万能试验机；（3）扫描电镜 SEM , JSM235C型；（4）氧指数仪；（5）导热系数测定仪 。1. 4测试方法 （1）多元醇的用量对泡沫性能的影响： 通过调整聚醚多元醇和聚酯多元醇的比例, 考察聚酯多元醇用量对全水发泡PURF性能的影响。（2）异氰酸酯指数的确定：异氰酸酯指数(R 值)对制备聚氨酯泡沫性能是十分重要的参数,直接影响到泡沫的密度、力学性能、粘接强度、尺寸稳定性等。（3）不同催化剂配比对全水阻燃PURF工艺参数的影响：测试在不同催化剂配比时产物的上升时间、不粘时间和凝胶时间的变化。（4）水发泡剂用量对PURF性能的影响。（5）聚氨

21、酯硬泡的阻燃性能： 纯的聚氨酯硬泡的氧指数一般为1718,使泡沫材料的阻燃性达不到阻燃标准。TCPP是一种含氯、磷阻燃元素的小分子添加型阻燃剂,广泛用于阻燃泡沫材料的制备。通过用不同分量的TCPP研究全水发泡PURD的阻燃作用。四 研究工作条件和基础：1 高分子教研室提供电脑供文献查阅。2 江苏绿源新材料有限公司实验室提供仪器和药品试剂。参考文献【l】孔新平. 聚氨酯硬质泡沫塑料阻燃性的研究及应用. 化工新型材料. 1999, 28(1) : 3437【2】Levchik SV, Weil E D. Review: Thermal decomposition, combus2tion and

22、fire2retardancy ofpolyurethanes2a review of the recent literature. Polymer International, 2004, 53:15851610【3】李小斌 曹宏斌, 张懿. 全水发泡硬质聚氨酯泡沫塑料技术研究进展，中国塑料，2004，18 (7)：3234【4】刘新民,许春霞,张琼,等. 复合保温板用聚氨酯硬泡的阻燃性能研究. 聚氨酯工业,2004,19 (2) :1720 【5】韦维，包忠水，刘博.聚氨酯阻燃软质泡沫体阻燃和发泡性能的研究J.合成树脂基塑料，1994,11(2):24【6】张静，袁国渊，刘鸿慈.高阻燃性聚

23、氨酯软泡的研究J.河南化工，2001，(10):9.【7】杨春柏，硬质聚氨酯泡沫塑料研究进展，中国塑料，2009，（2）【8】杨宗焜，聚氨酯硬泡阻燃的应用研究，建筑节能，2007，（2）【9】孔新平，任永秀. 聚氨酯硬质泡沫塑料阻燃性的研究及应用【10】彭 智 ,郑 震 ,王新灵. 全水发泡阻燃聚氨酯硬质泡沫塑料的制备与性能，聚氨酯工业2009（1）1418【11】刘正勤，高性能硬质聚氨酯泡沫塑料的制备及其阻燃性能的研究【12】TAKAHARA A , TASHITA J C. Polymer , 1985 , 26：978【13】FLICKINGER GL ,DAIRANIEH I S.J.

24、 Non-Newtonian Fluid Mechanics, 1999 , 7: 283-305【14】Michelle H C,Brendan O T,Dacia J, etal. Cellmorphology and mechanical properties of rigid polyurethane foamJ.Journal of Cellular Plastics,2005,41:267285五、进度计划起讫日期工作内容09.11.2809.12.13查阅资料,开题09.12.1410.2.05查阅资料，准备实验10.3.0510.4.03实验所需的板材的制备10.4.0510.

25、4.15各种性能的测试10.4.1610.5.15撰写论文10.5.1610.5.25论文修改10.5.2610.5.27论文答辩论文阶段完成日期文献调研完成日期09.12.15论文实验完成日期10.05.10撰写论文完成日期10.05.20评议答辩完成日期10.05.28指导教师评语经认真批阅，符合要求 导师签名： 年 月 日教研室意见符合要求 教研室主任签名： 年 月 日学院意见通过开题（）开题不通过（） 教学院长签名： 年 月 日注：1、学院可根据专业特点，可对该表格进行适当的修改。 南 通 大 学毕 业 论 文题目：全水发泡在阻燃聚氨酯硬泡中的应用研究 姓 名： 斯 凌 超 指导教师：

26、谭 恺 专 业：高分子材料与工程南通大学化学化工学院2010年5月摘要采用多元醇、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1.11.2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

27、酯硬质泡沫，全水发泡，阻燃性能 ABSTRACTThe 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

28、 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 mechan

29、ical 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.Keywo

30、rds：Rigid Polyurethane Foam,Water-blown, Flame retardant 目 录摘要IABSTRACTII第一章 前言11.1 聚氨酯概况11.1.1聚氨酯简介及其应用11.2 聚氨酯的发展现状及趋势21.3硬质聚氨酯泡沫塑料31.3.1硬质聚氨酯泡沫塑料的性能特点31.3.2聚氨酯泡沫塑料的制备31.3.3聚氨酯硬泡的应用41.4硬泡全水发泡技术41.5全水发泡在阻燃聚氨酯硬泡的研究5第二章 实验部分62.1 实验仪器及药品62.2 基本化学反应及泡沫形成原理72.3硬泡合成过程及样品的制备72.4抗压强度82.5表观密度（GB/T 6343-1995

31、）82.6吸水率的测定9第三章 结果与讨论103.1 配方影响因素103.1.1多元醇的选择及用量对泡沫性能的影响103.1.2异氰酸酯指数的确定123.1.3水的量对聚氨酯泡沫性能的影响133.1.4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。凡是在高分子主链上含有许多重复的(-NHCOO-)氨基甲酸酯基团的高分子化合物通称为聚氨酯。一般聚氨酯系由二元或多元有机异氰酸酯与多元醇化合物（聚醚多元醇或聚酯多元醇）相互作用而得。根据所用原料官能度数目的不同，可以制成线形结构或体形结构的高分子聚合物。由于

32、聚合物的结构不同，性能也不一样。利用这样的性质，聚氨酯类聚合物可以分别制成塑料、橡胶、纤维、涂料、胶粘剂等1。近二十年来，聚氨酯在这几个方面的应用都发展很快，特别是聚氨酯泡沫塑料、聚氨酯橡胶、聚氨酯涂料发展更加迅速。聚氨酯泡沫塑料具有优良的物理机械性能、电学性能和耐化学性能，尤其是硬质聚氨酯泡沫塑料的热导率特别低，是一种优质的绝热保温保冷材料。聚氨酯泡沫塑料的密度大小及软硬程度均可以随着原料及配方的不同而改变，加上成型施工方面，使其它塑料品种无法与其相比。聚氨酯泡沫塑料又分为软质聚氨酯泡沫塑料和硬质聚氨酯泡沫塑料。软质聚氨酯泡沫塑料，简称聚氨酯软泡，是一种具有一定弹性的柔软性聚氨酯泡沫塑料，它

33、是聚氨酯制品中用量最大的一种聚氨酯产品。长期以来，聚氨酯软泡沫塑料的应用主要作为衬垫及绝热保温材料。现在的趋向是不断扩大应用领域，在农业上用于作物栽培，代替土壤，使农业生产工厂化，改造土壤，疏松土质，吸着肥料，提高肥料的利用率；在运输业上作为车辆的安全防震缓冲材料；在三废回收治理中，作为油类、农药的吸附材料，保护环境；在医药上作为包扎材料，代替石膏；以及一些国防尖端、航空宇宙飞行中的特殊材料。此外，可用作包装材料、过滤材料以及抗菌除臭泡沫等。为了建筑物的节能，建筑部已颁布节能措施，要求采用新型保温绝热材料，聚氨酯泡沫塑料夹层材料是推广应用的主要品种之一，因而将会进一步扩大聚氨酯泡沫材料的发展。

34、聚氨酯软泡多为开孔结构，具有密度低、弹性回复好、吸音、透气、保温等性能，主要用作家具垫材、床垫、交通工具座椅坐垫等垫材，工业和民用上也把软泡用作过滤材料、隔音材料、防震材料、装饰材料、包装材料及隔热材料等。按软硬程度，即耐负荷性能的不同，聚氨酯软泡可以分为普通软泡、超柔软泡、高承载软泡、高回弹软泡等，其中高回弹软泡、高承载软泡一般用于制造座垫、床垫。按生产工艺的不同，聚氨酯软泡又可分为块状软泡和模塑软泡，块状软泡是通过连续法工艺生产出大体积泡沫再切割成所需形状的泡沫制品，模塑软泡是通过间隙法工艺直接将原料混合后注入模具发泡成所需形状的泡沫制品3。 聚氨酯软泡的主要用途包括以下几个方面4：1.垫

35、材：如座椅、沙发、床垫等，聚氨酯软泡是一种非常理想的垫材材料，垫材也是软泡用量最大的应用领域。2.吸音材料：开孔的聚氨酯软泡具有良好的吸声消震功能，可用作室内隔音材料。3.织物复合材料：玩具，等。1.2 聚氨酯的发展现状及趋势随着我国国民经济的增长，国内近几年聚氨酯业发展也经历了日新月异的变化，其规模也是举世瞩目的，尤其是汽车和电子业的飞速发展使聚氨酯应用领域也实现了更多元化的发展。近年来世界聚氨酯研究比较活跃，主要集中于原料的选择、工艺路线的优化及物性改善等方面。液晶聚氨酯是由刚性致介基因和柔性间隔基团连接而成，是一种在溶体状态下有液晶性能的聚氨酯弹性体。该材料具有良好的机械、热稳定、高弹性

36、、高延伸性能及良好的加工性能。液晶聚氨酯弹性体的合成采取一步或二步聚会的方法加工成型，工艺多样，挤出、注射模塑、涂覆均可5。作为一个年均增长率长期高于全球经济增长率的产业，聚氨酯工业迅猛发展的势头有赖于其技术的快速发展及应用领域的不断拓展。随着聚氨酯产品大众化趋势的加剧，开发新产品、拓展新用途对聚氨酯工业能否继续保持良好发展势头变得至关重要。在其他聚氨酯新技术的研发中，降低VOC和中间体游离TDI技术的研究、可降解回收的聚氨酯材料的研制、喷涂聚脲弹性体技术等也是业界关注的焦点，这些技术恰恰也是建立在保护环境、促进经济可持续发展的基础上。而拓展聚氨酯产品新用途和新的应用领域，则是各大公司重点研究

37、方向。1.3硬质聚氨酯泡沫塑料1.3.1硬质聚氨酯泡沫塑料的性能特点硬质聚氨酯泡沫塑料(RPUF)是聚氨酯材料体系中最重要的品种之一，它具有密度在大范围内可调，绝热隔音性能较佳，比模量和比强度高，有较好的化学稳定性等优点;同时合成硬质聚氨酯泡沫塑料的原料(主要指聚多元醇)结构多变，使其性能变化范围广泛，而且加工方式灵活，既可以自由发泡，又可以模塑成型，还可以现场喷涂.因此硬质聚氨酯泡沫塑料受到普遍重视而发展迅速。硬质聚氨酯泡沫塑料的用途主要分为两大类，即绝热材料和结构材料，前者的密度一般在0.1 g/cm3以下，主要用于工业或家用的隔热和制冷，后者的密度一般超过0.1 g/cm3，主要用于汽车

38、工业和建筑结构件，因为其密度小，比模量和比强度高，也为航空和航天应用领域所关注。硬质聚氨酯泡沫塑料(RPUF)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恢复到初始状态的泡沫塑料。它是一种优良的绝热材料和结构材料，在聚氨酯中的消费量仅次于软质聚氨酯泡沫塑料6。硬质聚氨酯泡沫塑料由于成型工艺简单、导热系数低、比强度高、抗辐射、耐腐蚀等优良性能，而广泛用于包装、电子密封、减震等领域中，但弯曲强度和冲击强度稍差一些，为了进一步提高其力学性能，常采用在聚氨酯体系中加入填料，如玻璃纤维、玻璃微球和无机填充物等。采用玻璃纤维对其进行增强是目前国内外采用较多的一种增强手段，己经有比较成熟的工艺及

39、技术途径，其增强效果己被许多文献报道。为了有效提高聚氨酯体系的力学性能，从成型工艺、原材料配方、成品密度等角度对体系进行了各种研究，并取得了一系列的进展。除此以外，目前更倾向于从复合材料界面的角度来分析增强机理，越来越多的研究表明界面结合强度及界面层形成对成品的力学性能有非常大的影响，通过进行界面设计及结构改善，可有效提高玻璃纤维在基材中的分散性能、增加玻璃纤维与基材的结合强度,进一步提高增强效果。1.3.2聚氨酯泡沫塑料的制备发泡聚氨酯硬泡一般为室温发泡，成型工艺比较简单。按施工机械化程度可分为手工发泡及机械发泡；按发泡时的压力可分为高压发泡及低压发泡；按成型方式可分为浇注发泡及喷涂。聚氨酯

40、泡沫塑料在合成过程中伴有复杂的化学变化，影响泡沫结构性能的变化因素非常多。其中不仅涉及异氰酸酯，多元醇与水之间的化学反应，而且也涉及到起泡的胶体化学。泡沫体系的化学反应包括有扩链，起泡与交联等过程。这些反应与参加反应的物质结构、官能度、分子量等均有关系。通常聚氨酯泡沫塑料是通过在液态聚合物中引入气相，然后经加热或化学方法固化来得到8。发泡过程分成3个阶段：首先是液态聚合物内小泡的成核;然后是气泡长大到预定的体积;最后是保持泡体结构的稳定性。 1.3.3聚氨酯硬泡的应用聚氨酯硬泡主要用途有以下方面：1.食品等行业冷冻冷藏设备：如冰箱、冰柜、冷库、冷藏车等，聚氨酯硬泡是冷冻冷藏设备的最理想的绝热材

41、料。2.工业设备保温：如储罐、管道等。 3.建筑材料：在欧美发达国家，建筑用聚氨酯硬泡占硬泡总消耗量的一半左右，是冰箱、冰柜等硬泡用量的一倍以上；在中国，硬泡在建筑业的应用还不像西方发达国家那样普遍，所以发展的潜力非常大。4.交通运输业：如汽车顶篷、内饰件等。 5.仿木材：高密度（密度300-700kg/m3）聚氨酯硬泡或玻璃纤维增强硬泡是结构泡沫塑料，又称仿木材，具有强度高、韧性好、结皮致密坚韧、成型工艺简单、生产效率高等特点，强度可比天然木材高，密度可比天然木材低，可替代木材用作各类高档制品。6.灌封材料，等等。1.4硬泡全水发泡技术全水发泡的原理是水与多异氰酸酯反应生成CO 2 ，CO

42、2留在泡沫中作为泡沫塑料的发泡剂。该体系ODP值为零，无毒、环保、工艺简单、对设备无特殊要求、成本低，是CFC-11替代的一条重要路线。全水发泡的PU硬泡可用于非绝热用途，如高密度泡沫塑料、泡沫材料、填充材料等，以及少数绝热要求不高的绝热材料如喷涂绝热硬泡、金属饰面夹芯板长；用于与管道保温、建筑材料；汽车内饰材料、水加热保温材料等。在常规发泡体洗中，物理发泡剂具有溶剂稀释效应；能大幅降低泡沫物料的粘度，有利于各组分的混合，可采用高粘度聚醚多元醇。而全水发泡体系没有物理发泡剂加入，须采用较低粘度且能与水、助剂良好混容的聚醚多元醇。在制作低密度硬泡时，由于用水量较大，照成泡沫脆，强度、尺寸稳定性、绝热性能差，且消耗较多的多异氰酸酯。泡沫塑料的导热系数高时全水发泡技术的主要缺点。25时CO2的导热率高达16.3mW/m. k，较CFC-11及其它替代物高。CO2气体分子小，易穿过聚氨酯硬泡的泡孔而溢出，造成泡孔内压降低，空气慢慢渗入泡孔。而空气的热导率是27W/m. k。因此，全水发泡聚氨脂硬泡的绝热性能不佳，不能用于对绝热性能要求高的场合。如欲得到相同的隔热效果，CO2发泡体系的泡沫体厚度须提高30%以上。另外，CO2从泡沫孔向外扩散的速度比空气进入的速度快1.0倍为防止