硬质聚氨酯泡沫塑料研究进展.pdf

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化工进展
CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS
2009年第28卷第2期
eCCハ
进展与述评
硬质聚氨酯泡沫塑料硏究进展
丁雪佳,薛海蛟,李洪波,吴恒澜,唐斌
(北京化工大学北京市新型高分子材料制备与加工重点实验室,北京100090
摘要:介绍了合成硬质聚氪泡沫塑料的主要原料,包括主体成分和发泡剂、泡沫稳定剂等;对硬质聚氪酯泡
沫塑料的物理性能,如カ学性能、阻燃性能、老化性能等及其在工程上的应用情況进行了综述。
关键词:聚氨酯;硬质泡沫;物理性质
中图分类号:O633,4
文献标识码:A文章编号:1000-6613(2009)02-0278-05
Review of rigid polyurethane foam plastic
DING Xuejia, XUE Haijiao, L/ Hongbo, WU Henglan, TANG Bin
Beijing key Laboratory of Preparation and Processing of Novel Polymer, Beijing University of Chemical Technology
Beijing 100029, China)
Abstract: The main materials to such as isocyanate, polyol, blowing agent and foam stabilizer et al
prepare rigid polyurethane foam are introduced. Physical properties like mechanical, fire retardant and
aging properties et al and applications of rigid polyurethane foam are reviewed
Key words: polyurethane; rigid foam:; physical properties
聚氨酯是聚氨基甲酸酯的简称,是由多元醇和多统材料无法比拟的。另外它还应用于造船工业中船体
异氰酸酯反应制得的一类主链上带有重复
的防湿和堵漏,而在包装工业中由于硬泡的增强作用
NCOO基团的聚合物的总称。聚氨酯制品中最重不需昂贵的木质包装箱运输,纸板即可满足要求1]。
要的是聚氨酯泡沫,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,可直接从单体原料
1生产硬质聚氨酯泡沫塑料的原料
次加工成聚合物制品,而且可通过改变原料化学结1.1主体成分
构、规格、品种等调节配方组合,制出各种性能和用
聚氨酯发泡体系的主要成分为异氯酸酯、多元
途的终端制品,因此应用十分广泛。硬质聚氨酯泡沫醇和各种助剂。我国异氰酸酯工业从20世纪50年
塑料是指在一定负荷作用下不发生明显形变,当负荷代初起,至今已形成了以引进技术生产甲苯二异氧
过大发生形变后不能恢复到初始状态的聚氨酯泡沫酸酯(TDI)、二苯基甲烷二异氧酸酯(MDI)和多
塑料。硬质聚氨酯泡沫的泡孔以闭孔为主,具有极低亚甲基多苯基多异氰酸酯(PAPI)为主,辅以自主
的导热系数、较低的密度、一定的强度和硬度,电学开发的技术生产六亚甲基二异氯酸酯(HD)、三氨
性能、隔声抗宸效果优良,经过添加剂处理,又能提基王烷三异氰酸酯(TI)等小旽位品种异氰酸酯
高阻燃性、耐水性、耐腐蚀性,广泛应用于汽车、建的生产格局。聚氨酯用多元醇主要有聚瞇多元醇和
筑、冰箱、家具、包装、造船、石油化工等行业。由聚酯多元醇,其中前者产量较大。近年来国产聚醚
于其极低的导热系数和耐水性以及密度小、比强度
高、易切割等特点,其应用在冰箱、冷藏柜的保温,收稿日期:2008-06-16:修改稿日期:2008-07-14
建筑业上屋顶墙体窗户地面管道等的保温,エ业上基金项目。北京市教委重点学科建改基金资助项目(D10D
第一作者简介:丁雪佳(1968~),男,博士,副教授,主要从事聚
水、水蒸气等管道的保温、保冷方面的优势是其它传合物改性方宙的研究,E-maildingxi@mailbuct.edu.cn
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第2期
丁雪佳等:硬质聚氨酯泡沫塑料研究进展
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的产量和品种都发展迅速,己能生产不少于8官能化学助发泡剂的可能性,考察异氰酸酯与甲酸的反
团、相对分子质量6000以上的聚醚,并开发了耐高应后,指出了这种方法的优缺点
温聚醚、阻燃聚醚、芳香族聚瞇、高周含量苯乙烯、1.2.1.2物理发泡剂
丙烯腈接枝聚合物多元等许多聚新品种4-列。
物理发泡剂主要是一些低沸点的小分子液体
为减少环境污染和降低成本,研究开发可再生发泡原理是依靠主链增长反应时放出的热量使发泡
聚氨脂泡沫塑料己成为人们广泛关注的热点。方伟剂升温至沸点以上,形成气体,产生泡孔。其中氟
等?以废硬质聚氨酯泡沫塑料和二甘醇(DEG)为里昂发泡剂(如CFC-1)是硬质聚氨酯泡沫塑料理
主要原料制备了低成本聚瞇多元醇,在190~210℃想的发泡剂,但其对大气臭氧层有严重的破坏作用。
下、原料物质的量之比为0.78~1.06时得到了性能经过多年努力,目前CFC的替代品发泡技术已用于
优异的产品,再生料配制的聚醚组合料储存稳定期硬质聚氨酯泡沫塑料的生产中2
在半年以上。用聚酯多元醇生产的泡沫塑料较易降
第一类替代品是 HCECS],主要有HCFC-141b、
解,而聚酯可用苯酐、涤纶纤维和聚酯薄膜下脚料HCFC-22等。由于其分子中氯含量减少,从而降低
为原料制造,如江苏化工研究所开发的聚酯多元醇了对大气的污染。但其莫氧消耗系数(ODP)值较
JSR801,在组合料中已可取代50%以上的聚醚多元大,只是一种过渡性发泡剂。第二类是无氯氟里昂
醇。赵亚娟等?研究了废聚酯瓶料醇解成芳香族(HFCs)叫,分子中不含氯原了,ODP值为零,很
聚酯多元醇的工艺,醇解所得聚脂多元醇不用纯化、有发展前途,主要有HFC-245fa、HFC-365mfc。第
精制,可直接应用,且可通过调节温度、原料比等反三类是戊烷系列碳氢化合物,ODP值为零,主要有
应条件来得到不同分子量的产品。除聚酯型聚氨酯正成烷、异戊烷和环戊烷,其最大优势是价廉,主
外,添加生物质加快降解速度也是制备降解聚氨酯材要缺点是易燃。第四类是CO2,除上面提到的利用
料的一个研究方向。秦蓓等的制备了稻売添加聚氨酷水生成CO2外还有直接使用液态CO2作发泡剂。
泡沫塑料,考察了自然条件下的降解情况,发现添加1.2.2泡沫稳定剂
稻売的制品降解率明显高于未添加稻壳的制品
泡沫稳定剂对于聚氨酯泡沫材料中泡孔的形
此外,杨路等?研制的低黏聚醚使体系流动性成、稳定、孔径大小的调节都起到至关重要的作用,
得到改善,提高了制品强度和尺寸稳定性,在
其中应用最广的是有机硅泡沫稳定剂,主要由低含
15℃以下的低温环境施工时解决了酥皮、脆裂等问氢聚硅氧烷和端烯丙基聚醚在铂催化剂作用下合成
题,扩大了材料使用范围。
制得。阎敏等]合成了Si-C型(非水解)聚氨酯
1.2助剂
硬泡稳定剂,其与软泡稳定剂不同之处在于聚醚部
1.2.1发泡剂
分一端为CC不饱和双键,另一端为羟基,而不
聚氨酯泡沫材料应用非常广泛,一个主要原因用烷基封端,乳化原料组分能力强,具有较强控制