聚氨酯泡沫塑料的成分与结构

聚氨酯泡沫塑料是由聚酯或聚醚多元醇与异氰酸酯发生反应生成的PU树脂为基体，以异氰酸酯与水反应生成的二氧化碳为发泡剂或以低沸点氟碳化合物为发泡剂，再与各种助剂配制而成的。

1.多元醇

多元醇是生成PU树脂的基本原料，它在扩链剂作用下与异氰酸酯发生反应即可生成PU树脂。多元醇可分为聚醚树脂和聚酯树脂两类，两者都是线型或稍带支链的长链分子结构的聚合物，每个大分子末端带有羟基，不同品种所带羟基数（亦称官能度）不同。羟基数大，官能度高，反应活性大。聚酯类多元醇生成的泡沫料性能好，但价格高，树脂粘度大，一般用于特殊用途。聚醚多元醇的原料来源广，价格便宜，加工性好，且生成的泡沫料性能也良好，是目前配制PU泡沫塑料的主要用料。一般在配制软质料时常选用相对分子质量为2000～4000，每个大分子带有2～3个羟基的聚醚品种。对硬质料常用相对分子质量较小，且带有支链结构，官能度在3～8之间的聚醚。

聚醚的品种很多，可供配制不同性能的泡沫料选用，同时还常用不同品种聚醚或聚醚与聚酯按一定比例配制成复合多元醇加工各种性能的泡沫料制品。在成型过程中通常将多元醇先配制配方料（常称为A组分）单独储存，成型时再与异氰酸酯配方料（常称为B组分）搅拌混合进行发泡固化成型。

2.异氰酸酯（二异氰酸酯）

异氰酸酯是配制PU泡沫塑料的另一种重要原料，它是一种带有较多不饱和基团（NCO）高反应活性的化合物，可与许多化合物发生加成反应，也可在加热或催化剂作用下发生自聚合反应。异氰酸酯的主要品种有甲苯二异氰酸酯，即2，4（或2，6）-二异氰酸酯（简称TDI），其次还有对，对-二异氰酸酯（简称MDI）和多亚甲基多异氰酸酯（简称PAPI）等，配制泡沫料时常采用混合配方，如2，4TDI/2，6TDI和TDI/MDI混合异氰酸酯等。

异氰酸酯在发泡成型过程中的作用是与多元醇发生固化反应，与水发生反应生成CO₂为发泡剂。目前常用TDI或2，4TDI/2，6TDI来配制PU泡沫塑料，如对软质PU料用2，4TDI/2，6TDI=80/20（异构比），对硬质PU料用TDI65/35异构比的混合配方。

不同异氰酸酯品种及异构比配方料对PU泡沫料性能及泡沫结构有很大的影响，如2，4TDI的反应活性比2，6TDI高，因此异构比高，泡沫的固化和发泡反应快，泡沫孔趋向于闭孔结构，反应热小，制品较柔软，反之则趋向于开孔结构。

另外，异氰酸酯在反应过程中要被消耗一部分，所以在计算用量时要考虑补偿量，否则会致反应不充分。通常用指数（或R）来表示，一般指数为103%～110%（即R值为1.03～1.10）。指数太高，TDI用量过多会导致形成粗孔结构，泡沫制品变脆或开裂。成型前异氰酸酯单独配制成B组分料单独储存，加工时与A组分搅拌混合发生固化、发泡反应。(www.xing528.com)

3.催化剂

催化剂是用于加快生成PU反应和发泡反应的，常用叔胺类化合物，可促使水与异氰酸酯反应加速生成CO₂。有机锡类化合物可加速链增长，因此一般两者按比例混合使用控制发泡反应及链增长平衡。

4.发泡剂

一般情况下采用由水与异氰酸酯反应生成的CO₂发泡剂，但水含量多会使泡沫料发脆并产生大量的热量，易烧灼发泡体内芯或使其变黄，水量小则难以生成低密度泡沫料，因此必须控制水含量。另外，在生产硬质或低密度软质料时，为了降低异氰酸酯的用量，常用氟碳化合物（HFC）和二氯甲烷、三氯氰甲烷为发泡剂，它们在反应过程中会吸热汽化而使聚合物发泡，可降低泡沫料内部温度和热导率，提高韧性。

5.稳定剂

稳定剂，亦称为表面活性剂，它对泡沫结构影响很大，具有使各发泡组分均匀混合，保证形成各种反应均匀的乳化剂作用。它使气泡在较低气体浓度下成核，可降低发泡体系表面张力，具有使气泡稳定和均匀发展等作用。因此，稳定剂对调节泡孔大小和孔壁强度，稳定泡沫有重要作用。常用稳定剂有水溶性硅油、磺化脂肪醇、磺化脂肪酸及其他非离型表面活性剂等。

6.其他助剂

为提高泡沫料的性能还可按需要加入阻燃剂、各种填料（如玻璃纤维、硅酸盐、碳酸钙和氧化硅等）、抗老化剂、颜料和增强剂等，对PU弹性体发泡料还需加入扩链剂和致孔剂等。