聚氨酯泡沫塑料的制備

聚氨酯泡沫塑料的制備第1頁，共14頁，2023年，2月20日，星期四1.實驗?zāi)康?.2掌握制備聚氨酯泡沫塑料的反應(yīng)原理及過程。1.2了解各組分的作用及影響。第2頁，共14頁，2023年，2月20日，星期四2.實驗原理聚氨酯泡沫的形成是一種比任何其它聚氨酯的形成都遠為復(fù)雜的過程，除在聚氨酯系統(tǒng)中的化學(xué)和物理狀態(tài)變化之外；泡沫的形成又增加了膠體系統(tǒng)的特點。要了解聚氨酯泡沫的形成，還須涉及氣體發(fā)生和分子增長的高分子化學(xué)、核晶過程和穩(wěn)定泡沫的膠體化學(xué)以及聚合體系熟化時的流變學(xué)。第3頁，共14頁，2023年，2月20日，星期四

聚氨酯泡沫的制造分為三種：預(yù)聚體法、半預(yù)聚體法和一步法。本實驗主要采用一步法。一步法發(fā)泡即是將聚醚或聚酯多元醇、多異氰酸酯、水及其他助劑如催化劑、泡沫穩(wěn)定劑等一次加入，使鏈增長、氣體發(fā)生及交聯(lián)等反應(yīng)在短時間內(nèi)幾乎同時進行，在物料混合均勻后，1-10秒即行發(fā)泡，0.5-3分鐘發(fā)泡完畢并得到具有較高分子量一定交聯(lián)密度的泡沫制品。第4頁，共14頁，2023年，2月20日，星期四

要制得泡沫孔徑均勻和性能優(yōu)異的泡沫，必須采用復(fù)合催化劑、外加發(fā)泡劑和控制合適的條件，使三種反應(yīng)得到較好的協(xié)調(diào)。在聚氨酯泡沫制備過程中主要如下反應(yīng)。2.1預(yù)聚體的合成由二異氰酸酯與聚醚或聚酯多元醇反應(yīng)生成含異氰酸酯端基德聚氨酯預(yù)聚體。OCN-R-NCO+HO-R-OH→OCN-R-NHCOO~~~OOCHN-R-NCO

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2.2氣泡的形成與擴鏈異氰酸根與水反應(yīng)生成的氨基甲酸不穩(wěn)定，分解生成胺與二氧化碳氣體在聚合物中形成氣泡，并且生成的端氨基聚合物可與異氰酸根進一步發(fā)生擴鏈反應(yīng)得到含脲基的聚合物。

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2.3交聯(lián)固化異氰酸根與脲基上的活潑氫反應(yīng)使分子鏈發(fā)生交聯(lián)，形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。第7頁，共14頁，2023年，2月20日，星期四

聚氨酯泡沫塑料按其柔軔性可分為軟泡沫和硬泡沫，主要取決于所用的聚醚或聚酯多元醇，使用較高分子量及相應(yīng)較低羥值的線形聚醚或聚酯多元醇時，得到的產(chǎn)物交聯(lián)度較低，，為軟質(zhì)泡沫；若用短鏈或支鏈較多的聚醚或聚酯多元醇時，為硬質(zhì)泡沫。根據(jù)氣孔的形狀聚氨酯泡沫可分為開孔型和閉孔型，可通過添加助劑來調(diào)節(jié)。乳化劑可使水在反應(yīng)混合物中分散均勻，從而可保證發(fā)泡的均勻性；穩(wěn)定劑可防止在反應(yīng)初期泡孔結(jié)構(gòu)的破壞。第8頁，共14頁，2023年，2月20日，星期四3.實驗配方組成甲苯二異氰酸酯（TDI）三羥基聚醚（相對分子質(zhì)量為2000~4000）二月桂酸二丁基錫1,4-二氮雜雙環(huán)[2.2.2]辛烷（DABCD)（三亞乙基二胺）水有機硅油第9頁，共14頁，2023年，2月20日，星期四4.實驗儀器燒杯玻璃棒紙盒（80mm×80mm×80mm）臺秤烘箱第10頁，共14頁，2023年，2月20日，星期四5.實驗步驟5.1用稍硬的紙折成尺約為80mm×80mm×80mm的紙盒以作模具用。5.2配制溶液(1)配制甲溶液在25ml的燒杯中，加入0.1g二月桂酸二丁基錫和5滴水，溶解后再加入10g三羥基聚醚，作為甲溶液。第11頁，共14頁，2023年，2月20日，星期四

（2）配制乙溶液在250ml燒杯中，依次加入25g三羥基聚醚，10g甲苯二異氰酸酯，5滴二月桂酸二丁基錫，攪勻，此時有反應(yīng)熱放出，此為乙溶液。（3）甲溶液中加入約10滴有機硅油，攪勻后，將此溶液迅速倒入乙溶液中，用玻璃棒迅速攪拌，待反應(yīng)物變稠后，將其轉(zhuǎn)移到紙模具中，于溫室放置0.5h，在放入約70℃的烘箱中烘1h，即可得到一塊軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料。第12頁，共14頁，2023年，2月20日，星期四6.實驗記錄及數(shù)據(jù)處理6.1準確記錄實訓(xùn)過程中的實訓(xùn)數(shù)據(jù)及發(fā)生的現(xiàn)象。6.2記錄甲、乙兩種溶液混合后產(chǎn)生的變化情況。6.3準確計算出反應(yīng)前、后的體積變化情況。第13頁，共14頁，2023年，2月20日，星期四7.思考題7.1寫出合成聚氨基甲酸酯的反應(yīng)方程式。7.2上述配方中各組