聚醚多元醇和發(fā)泡助劑的簡介
聚氨酯泡沫塑料（PU泡沫的主要成分是聚氨酯，主要由多異氰酸酯和多元醇制成。通過添加適當(dāng)?shù)奶砑觿?mdash;—最重要的添加劑是一系列與發(fā)泡相關(guān)的發(fā)泡添加劑——使反應(yīng)產(chǎn)物產(chǎn)生大量的泡沫，從而獲得聚氨酯泡沫塑料產(chǎn)品。本文將簡要介紹生產(chǎn)PU泡沫原料和泡沫添加劑。
一、多異氰酸酯
甲苯二異氰酸酯是聚氨酯泡沫工業(yè)生產(chǎn)中最常用的多異氰酸酯（TDI），多亞甲基多苯基異氰酸酯（PAPI），二苯甲烷二異氰酸酯（MDI）以及液化MDI（L-MDI）等。
TDI聚氨酯軟泡主要用于泡沫氨酯軟泡。MDI反應(yīng)活性比TDI大，揮發(fā)性毒性小，有些液化改性MDI可作為TDI高密度聚氨酯軟泡、半硬泡或微孔聚氨酯彈性材料等聚氨酯軟泡料等聚氨酯軟泡。
PAPI又稱粗MDI，聚合MDI，典型的PAPI平均分子量為30~400NCO質(zhì)量分?jǐn)?shù)為31%~32%。PAPI平均官能度一般為2.5~2.9之間。
在泡沫塑料領(lǐng)域，PAPI以及改性PAPI主要用于生產(chǎn)各種聚氨酯硬泡，少量用于生產(chǎn)高回彈軟泡、整皮泡沫、半硬泡沫。PAPI可與TDI混合，制造冷熟化，高回彈泡沫塑料。
二、聚醚和聚酯多元醇
1.聚醚多元醇
聚醚多元醇用于生產(chǎn)聚氨酯軟泡沫，通常是長鏈和低官能聚醚。聚醚多元醇在軟泡沫配方中的官能量一般為2~3，平均分子量在2000~6500之間。聚醚三醇在軟泡沫中使用最多，一般以甘油（丙三醇）為起始劑，由1、2-環(huán)氧丙烷開環(huán)聚合或與少量環(huán)氧乙烷共聚，分子量一般為3000~7000。
其中，高活性聚醚主要用于高回彈性軟泡沫，也可用于半硬泡沫和其他泡沫產(chǎn)品。少量聚醚二醇可作為軟泡沫配方中混合聚醚三醇的輔助原料。低不飽和度，聚合物量聚醚多元醇可用于生產(chǎn)軟泡沫，減少TDI的用量。
硬泡配方一般為高官能量、高羥值聚醚多元醇，產(chǎn)生足夠的交聯(lián)度和剛度。硬泡聚醚多元醇的羥基值一般為350~650mgKOH/g，平均官能度在3以上。兩種聚醚混合使用一般硬泡配方，平均羥值4萬mgKOH/g左右。
部分聚合物量聚醚一般用于半硬泡配方，特別是高活性聚醚多元醇和部分高官能量、低分子量的硬泡聚醚。
2.聚酯多元醇
常見的低粘度脂肪族聚酯多元醇，如羥值56mgKOH/g聚己二酸二甘醇或少量支鏈的聚酯多元醇可用于制造聚酯聚氨酯軟泡沫。聚酯多元醇反應(yīng)活性高。目前，聚酯型PU塊狀泡沫僅用于服裝輔料等少量領(lǐng)域。
芳香族多元醇由二元酸（如苯酐、對(duì)苯二甲酸等）和小分子二醇（二甘醇等）或多元醇合成，其中高羥基值可用于生產(chǎn)聚氨酯硬泡沫和聚異氰脲酸酯硬泡沫。低羥基值的苯酐聚酯醇也可用于高彈性軟泡沫、皮膚泡沫和半硬泡沫，以及非泡沫聚氨酯材料。
3.聚合物多元醇
聚合物多元醇（接枝聚醚多元醇）含有剛性苯乙烯、丙烯腈均聚物、共聚物和接枝聚合物，類似于有機(jī)聚合物“填料”提高承載性能。
聚合物多元醇可用于生產(chǎn)高硬度軟塊泡沫、高回彈泡沫、熱模塑軟泡沫、半硬泡沫、自結(jié)皮泡沫、反應(yīng)注射模塑（RIM）產(chǎn)品等，可以降低產(chǎn)品厚度，降低泡沫密度，降低成本，也可以增加泡沫塑料的開口賦予產(chǎn)品一定的阻燃性能。
聚脲多元醇（PHD分散體)也是一種特殊的聚合物改性多元醇，可用于高回彈軟泡、半硬泡、軟泡，目前市場上產(chǎn)品很少。
還有一些特殊的多元醇用于生產(chǎn)聚氨酯泡沫，如植物油多元醇、松香聚酯多元醇和聚合物聚酯多元醇。
三、發(fā)泡助劑
泡沫添加劑在聚氨酯泡沫塑料制造中至關(guān)重要，包括催化劑、泡沫穩(wěn)定劑（均勻泡沫劑）、泡沫劑等，有些添加劑可選，如阻燃劑、擴(kuò)鏈劑/交聯(lián)劑、抗氧化劑、光穩(wěn)定劑、泡沫軟化劑、開孔劑、填料、色漿、抗靜電劑、水解穩(wěn)定劑、泡沫組合儲(chǔ)存穩(wěn)定劑等。
1.發(fā)泡劑
水是聚氨酯材料生產(chǎn)中的重要發(fā)泡劑。它是一種化學(xué)發(fā)泡劑。通過與異氰酸酯反應(yīng)產(chǎn)生的二氧化碳?xì)怏w，使粘彈性泡沫材料膨脹、發(fā)泡、固化，得到各種聚氨酯泡沫塑料。
由于二氧化碳導(dǎo)熱率高，滲透性強(qiáng)，物理發(fā)泡劑必須用于硬質(zhì)聚氨酯泡沫配方，需要高保溫性能。由于硬泡沫生產(chǎn)中的材料在混合初期在幾十秒內(nèi)產(chǎn)生大量熱量，需要發(fā)泡劑吸收部分熱量，而發(fā)泡劑的氣化使泡沫膨脹和發(fā)泡。
在聚氨酯軟泡沫的生產(chǎn)中，為了獲得低密度的軟泡沫，不能因水過多而導(dǎo)致泡沫僵硬，一般需要控制水的用量，加入適量的物理發(fā)泡劑作為輔助發(fā)泡劑。
CFC-20世紀(jì)20年代末，11（三氯一氟甲烷）實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)。CFC-11具有不燃、沸點(diǎn)料生產(chǎn)中理想的發(fā)泡劑，具有不燃、沸點(diǎn)適宜、易氣化、氣相熱導(dǎo)率低、毒性低、與聚氨酯原料相容性好、無腐蝕性、價(jià)格低、發(fā)泡工藝簡單等特點(diǎn)。
從60年代到90年代初，CFC-11廣泛用作聚氨酯泡沫的發(fā)泡劑。然而，在20世紀(jì)70年代，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)它散發(fā)在大氣中CFC-11能慢慢破壞臭氧層，引起了全球環(huán)保學(xué)家的關(guān)注。目前，作為目前作為一名環(huán)保學(xué)家。CFC-11替代品的主要發(fā)泡劑類型有HCFC(氫氯氟烴)，HFC(氫氟烴)，HC(烷烴)，液體CO2及水等。
2.泡沫穩(wěn)定劑
泡沫穩(wěn)定劑酯泡沫塑料時(shí)，泡沫穩(wěn)定劑（或均勻泡沫劑）是不可缺少的組成部分。它可以增加各組分的互溶性，乳化泡沫材料，穩(wěn)定泡沫，調(diào)節(jié)泡沫孔。泡沫穩(wěn)定劑屬于表面活性劑，包括非硅化合物和硅化合物。
目前使用的泡沫穩(wěn)定劑多為聚硅氧烷氧化烯烴嵌段共聚物，屬于聚醚改性有機(jī)硅表面活性劑。這個(gè)行業(yè)通常被稱為“硅油”。由于這種表面活性劑的結(jié)構(gòu)變化范圍廣，使用效果好，聚醚改性硅表面活性劑被廣泛應(yīng)用于聚氨酯泡沫行業(yè)。
3.開孔劑
獲得開孔聚氨酯泡沫的方法:
使用適當(dāng)?shù)拇呋瘎鼓z反應(yīng)和發(fā)泡反應(yīng)達(dá)到所需的平衡。當(dāng)泡沫材料上升到最高點(diǎn)時(shí)，泡沫孔的壁膜強(qiáng)度不足以關(guān)閉氣泡，氣體破裂，形成開口泡沫結(jié)構(gòu)；
采用合適的聚醚多元醇原料，形成開口泡沫；
當(dāng)催化劑和主要原料不足以解決問題時(shí)，使用少量的開孔劑分散水泡形成的脲，以獲得一定的開孔率。
開孔劑是一種特殊的表面活性劑，一般含有疏水性和親水性鏈段或基團(tuán)。其作用是降低泡沫的表面張力，促進(jìn)泡沫破裂，提高聚氨酯泡沫的開孔率，改善閉孔引起的軟、半硬、硬泡沫產(chǎn)品收縮等問題。
由于交聯(lián)密度高，由于交聯(lián)密度高，泡沫孔壁膜強(qiáng)度高，一般為閉孔泡沫結(jié)構(gòu)，但加入開孔劑，可制成開孔硬聚氨酯泡沫，用于消聲、過濾等用途。
早期疏水液體石蠟、聚丁二烯、二甲基聚硅氧烷可作為泡沫穩(wěn)定劑和開孔劑、石蠟分散劑、聚氧化乙烯也可作為開孔劑，目前主要采用聚氧化丙烯-氧化乙烯共聚醚、聚氧化烯烴-聚硅氧烷共聚物作為開孔劑。
4.軟化劑
在高水量配方聚氨酯軟泡沫的生產(chǎn)中使用軟化劑可以抑制過多脲基引起的泡沫僵硬。泡沫軟化改性劑具有軟化作用。使用軟化劑可以減少異氰酸酯的用量，然后降低泡沫的硬度，用于生產(chǎn)軟聚氨酯泡沫。商品軟化劑一般含有特殊的聚醚、特殊的多元醇和水。
