扩链剂在阻燃高回弹聚氨酯泡沫中的应用.pdf

加工与应用
合成树脂及塑料,2012,29(1):5
CHINA SYNTHETC RESIA AND PLASTICS
扩链剂在阻燃高回弹聚氨酯泡沫中的应用
孔壮,顾尧,董旭
(青岛科技大学,橡塑材料与工程教育部重点实验室,山东省青岛市26042)
摘要:分别采用二乙醇胺(TEOA)、二乙醇胺(DFOA)和甘油(CUY)三种扩链剂制备阻燃高回弹聚氨酯
RPU)泡沫塑料。探讨了TEOA,DFOA,CGLY对 FRHRPU泡沫塑料反应活性泡孔结构及制品力学性能的影响
结果表明:以DFOA为扩链剂制备的 FRHIRPU泡孔孔径为200.00um、氧指数为28.7%,工艺稳定性及力学性能优
于其他两种扩链剂制备的 FRHRPU。DEOA可广泛应用于上 RHRPU泡沫塑料。
关键词:聚氮酯扩链剂阻燃高回弹泡沫力学性能
中图分类号:TYQ323.8文献标识码:B文章编号:1002-1396(2012)01-0051-04
普通聚氨酯泡沫塑料是可燃性聚合物,特刿 Niax A-33(简称A33):均为美国GE东芝有机硅
是软质泡沫塑料,开孔率较高,比其他非泡沫聚氮公司生产。泡沫稳定剂,L-533,分析纯,迈图高新
酯更易燃烧,这给工业和生活用品的使用带来一材料集团生产。三乙醇胺(TEOA),二乙醇胺
定局限性,因此,阻燃性软质泡沫塑料的生产比例(DEOA),均为分析纯,西陇化工有限公司生产。甘
日益增加。阻燃高弹聚氨酯( FRHRPU)泡沫塑油(GLY),分析纯,湖北兴银河化工有限公司生
料是以阻燃性聚醚多元醇与异氰酸酯为主要原产。蒸馏水,分析纯,自制。
料,通过发泡和交联反应形成的多孔性聚氨酯泡12位器与设备
沫塑料。 FRHRPU泡沫塑料是一种性能优良的垫
R31OC2型电动搅拌机,转速2800rmin,
材,主要用于汽车、火车、船舶、飞机、家具等制造海普力通工具有限公司生产;模具200mmx200
领域-?
mmx100mm,自制;CMT2000型万能拉力机,深圳
聚醚多元醇的主链结构为-C-C-0一,比市新三思材料检测有限公司生产;XP-213型偏光
较柔软,所形成的聚氨酯泡沫制品的力学性能稍显微镜,江南光学仪器厂生产;氧指数测定仪,南
差,所以,在合成聚氨酯泡沫制品时多使用扩链剂京市江宁区分析仪器厂生产。
来提高其力学性能。扩链剂大多是一些含有多官1.3配方及工艺
能团的活性氢化合物(如相对分子质量较小的多
采用一步法自由发泡工艺,将POP-290(60.0
元醇和多元胺类化合物),山于其相对分子质量phr),5020(40.0phr),A1(0.1phr),A33(0.6phr),
小,链节短,所以使用扩链剂有利于提高聚合物的L-5333(1.0phr),蒸馏水(3.0phr)分别和不同扩
玻璃化转变温度、硬度、拉伸强度和撕裂强度。
链剂(TEOA,DEOA,CLY均为1.0phr)放人三个
塑料杯中,搅拌120s得三种A组分,升温至25℃
实验部分
11主要试剂
收稿日期:2011-07-27;
高阻燃聚合物多元醇,POP-290,工业级,湖
修回日期:2011-10-26。
州创新聚氨酯科技发展有限公司生产。高活性聚
作者简介:孔壮,1985年生,在读硕士
迷多元醇,5020,工业级,南京金浦锦湖化工有限
研究生,主要从事阻燃高回弹聚氨酯弹性
公司生产。甲苯二异氰酸酯(TDI),工业级,河北沧
体的研究工作。联系电话:15165251025;
州大化TDI有限责任公司生产。多亚甲基多苯基
E-mail:kz404@126.comm
基金项目:国家自然科学基金资助项
异氰酸酯(MDI),工业级,烟台万华聚氨酯股份有
目(20874054)
限公司生产。70%双ニ甲氨基乙基醚溶液催化?通讯联系人。E-nmig00;联系电话
剂, Niax A-1(简称A1);三亚乙基二胺催化剂,
13608972551
合成树脂及塑料
2012年第29卷
备用。将TDI(28.0phr),MDI(12.0phr)混合配置和C-0的不稳定中间化合物一一氨基甲酸,最
三份B组分,于烘箱中升温至25℃且将模具升温终产生CO2。因此,叔胺氮原子对-NCO和水的
至60℃。将升温好的三份B组分分别倒入三个装反应具有催化作用,且DEOA的活性比TEOA高,
有A组分的塑料杯中,快速搅拌4s后倒入模具中制品的发泡时间最短;而GLY只能作为扩链剂,
发泡,210s后开模取出泡沫制品,辊压数次后常温没有催化作用,反应时间最长。制品1和制品2发泡
下熟化72h,得到 FRHRPU泡沫塑料,记作制品
情况正常,制品3发泡稍有闭孔。这是因为DEOA
制品2,制品3。
和TOA作为扩链剂时,维持交联反应和发泡的
1,4性能测试
平衡,制品正常;而CLY作为扩链剂时,加快交联
泡孔孔径通过偏光显微镜观察;拉伸性能按反应,反应速率大于发池速率,制品呈现闭孔
CB/T6344-2008测定;撕裂强度按GB/T10808
表1自由发泡反应活性
2006测定;压陷性能按GB/T10807-ー2006测定
Tab1 Reaction activity of free foaming
回弹性按CB/T6670-2008测定;氧指数按CGB/T
项目
制品1
制品2
制品3
2406.2-2009测定。
乳白时间
11.05
14.97
到顶时间
2结果与讨论
上升时间
96.36
2.1自由发泡工艺条件
制品情况
正常
正常
稍闭孔
由表1可知:在相同工艺条件下,制品2发泡2.2扩链剂对制品泡孔的影响
时间最短,试样3最长。这是因为DEOA和TEOA
从图1可以看出:在相同的工艺条件下
含有氨基或叔胺氮原子。根据“四元环反应机理”TEOA作为扩链剂时,制品泡孔的孔径是22.81
理论,水与异竄酸酯基(一NCO)反应时,叔胺氮原m;DEOA作为扩链剂时,制品泡孔的孔径是
子上的孤电子对和水分子中的氢原子发生配位反2000m;CLY作为扩链剂时,制品泡孔的孔径
应,结果水中的氢原子更显正电性,而氧原子更显为21.67m。所以,DEOA作为扩链剂时制品的
负电性。氮负原子与被叔胺催化剂活化的水分子泡孔孔径最小,并且变化不大。加入扩链剂GLY
中的正氢原子由静电力相连,而碳正原子与水分时,制品出现闭孔现象,影响制品的力学性能。由
子的负氧原子相连,形成稳定的四元环结构并进文献即可知,能通过改变硅油的用量米控制泡孔孔
步在环中发生原子间的电子转移,生成含Nー一H径的大小。
.0.02um
0.02um
02 Hm
3 TEOA
b DEOA
GLY
图1扩链剂对制品泡孔的影响(x160
Fig 1 Effect of chain extenders on cells of the foam products
23泡沫性能
硬段微区反应,使聚氨酯的极性增加,硬段结构及
2.3,1拉伸强度和撕裂强度
氢键的规整性发生变化。这些变化改变了硬段间
由表2可以看出:在相同的工艺条件下,制的凝聚力,并且増加了软段与硬段微区的相容性

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