聚氨酯硬泡文献综述和参考文献(2)
1.2 聚氨酯硬泡的发泡方法和发泡原理
1.2.1 硬质聚氨酯泡沫塑料的合成方法
硬质聚氨酯泡沫的合成方法大致可分为三类，即预聚体法、半预聚体法和一步法[3]。
（l）预聚体法
该法首先由异氰酸酯和多元醇（聚醚或聚酯多元醇）反应生成分子量为15000～20000的预聚体。然后在预聚体中加入水及催化剂、表面活性剂等，使水和异氰酸酯基进行反应，在发泡的同时进行链增长（有时产生部分交联反应），形成高分子化合物。该法的特点是由于预聚体已有一定的粘度，涉及反应较为单一，故发泡时较易控制，但工艺较复杂。
（2）半预聚体法
该法是将一部分聚醚或聚酯多元醇和配方中全部的异氰酸酯进行反应，形成末端带有异氰酸酯的低聚物和大量未反应游离异氰酸酯的预聚体混合物，该混合物再和剩余的聚醚或聚酯多元醇、水、催化剂和表面活性剂混合进行发泡。其特点是可以调节发泡体系中的物料粘度。该法早期用于制造以MDI为基本原料的硬质聚氨酯泡沫。
（3）一步法
一步法发泡即是将聚醚或聚酯多元醇、异氰酸酯、水以及其它助剂如催化剂、泡沫稳定剂等一次加入，使链增长、气体发生及交联等反应在短时间内几乎同时进行。在物料混合均匀后，1～10s 即行发泡，0.5～3min 内发泡完毕，得到具有较高分子量并有一定交联密度的泡沫制品。要得到泡沫孔径均匀和性能优良的泡沫体，必须采用复合催化剂和控制合适的条件，使这三种反应得到较好的协调。该法的特点是工艺简单。自从粗MDI工业化生产并用于硬质聚氨酯泡沫，使用了有机锡化合物和三乙烯二胺等高效催化剂及有机硅泡沫稳定剂以来，一步法发泡在聚醚或聚酯型聚氨酯泡沫中均获得了迅速的发展，成为目前使用最为广泛的方法。
1.2.2 泡沫塑料形成过程中的基本化学反应
在硬质聚氨酯泡沫的形成过程中，基本的化学反应包括异氰酸酯与含羟基化合物和异氰酸酯与胺的扩链反应，异氰酸酯与水的发泡反应，异氰酸酯的交联反应等。在聚氨酯泡沫制造过程中，这些反应都是以较快的速度同时进行着。在催化剂存在下，有的反应甚至在几分钟内就能大部分完成。最后形成高分子量和具有一定交联度的聚氨酯泡沫体。
（一）异氰酸酯与含羟基化合物的反应
异氰酸酯与含羟基化合物的反应是聚氨酯化学中最重要的一种，它是聚氨酯合成过程中必不可少的反应之一。在无催化剂存在下，所列反应可从室温至较高温度范围内进行，生成氨基甲酸酯链节，同时伴随着热量的释放。
上述反应中，氢原子首先进攻异氰酸酯分子中的氮原子，而和活泼氢相连接的其它原子则加成于异氰酸酯基的碳原子上，促成碳-氮双键的加成反应。研究证明，羟基与异氰酸酯化合物间的反应属于二级反应。随着反应混合物中羟基化合物含量的增加，该二级反应速率常数也变大。若固定羟基化合物浓度，改变异氰酸酯浓度时，并不影响该二级反应速率常数。
（二）异氰酸酯与胺的反应
聚氨酯化学中第二个重要反应是异氰酸酯与胺类的反应，生成脲。即使无催化剂存在，反应也能进行。
凡含有胺基（-NH2）的化合物，除受位阻效应较大者外，均能与异氰酸酯反应。含有胺基的化合物，大多都呈现一定的碱性，能有效地提高它与异氰酸酯反应的速度，这种效应伴随着其碱性的增强而增大。例如，脂肪族仲胺和芳香族伯胺的碱性比脂肪族伯胺弱，它们与异氰酸酯反应速度比脂肪族伯胺要差，而芳香族与异氰酸酯的反应速度更差。但胺类化合物与异氰酸酯的反应速度要比其他含活泼氢化合物高得多。有效地选择胺化合物，可提高或降低生成脲基的反应活性。聚合物仲脲链段的生成，增强形成共价键、氢键和交联的趋势，改善聚氨酯耐热性、强度和硬度等方面的性能。
上一篇：玻璃纤维文献综述和参考文献