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聚氨酯化学与工艺 Chap.4　聚氨酯泡沫塑料 4.6 硬质聚氨酯泡沫塑料 4.7　聚氨酯半硬泡 教学目的及要求 　　通过本节的学习，掌握聚氨酯硬泡、半硬泡的性能，原料体系，硬泡的结构与性能的关系，硬泡成型工艺，了解几种聚氨酯硬泡制品的制造，了解聚异氰脲酸酯泡沫塑料的特点和主要用途。 4.6 硬质聚氨酯泡沫塑料 4.6.1 聚氨酯硬泡的性能 4.6.2　原料体系 4.6.3 硬泡的结构与性能的关系 4.6.4　硬泡成型工艺 4.6.5　几种聚氨酯硬泡制品的制造 4.6.6　聚异氰脲酸酯泡沫塑料 4.6.1　聚氨酯硬泡的性能 　　 硬质聚氨酯泡沫塑料(rigid PU foam)简称聚氨酯硬泡，这类泡沫塑料具有绝热效果好、重量轻、比强度大、耐化学品优良以及隔音效果好等特点。已成为一类重要的合成树脂绝热材料，用量仅次于聚氨酯软泡。 聚氨酯硬泡在建筑、石油化工、冷藏、造船、车辆、航空、机械、仪表等工业部门广泛应用，作绝热材料和结构材料，其中最主要的应用领域有：用作冰箱、冷柜、冷藏集装箱、冷库等的保温层材料，石油输送管道及热水输送管道保温层，建筑墙壁及屋顶保温层、保温夹心板，等等。 聚氨酯硬质泡沫的特点： ①、聚氨酯泡沫具有重量轻、比强度高、尺寸稳定性好。硬泡的密度一般低于150kg/m3,包装行业低达8kg/m3，一般的绝热硬泡密度在28～60kg/m3。 ②、聚氨酯硬泡的绝热性能优越 聚氨酯硬泡的闭孔结构含量大于90％，封闭在泡孔内的气体具有极低的热传导系数。 建筑材料绝热性能比较 ③、粘合力强 聚氨酯硬泡对钢、铝、不锈钢等金属，对木材、混凝土、石棉、沥青、纸及PE、PP等以外的多数塑料，都具有良好的粘接强度。 ④、老化性能好，绝热使用寿命长 实际应用表明：在外表皮未被破坏时，在-190～70℃下长期使用，寿命可达14年之久。显示出优越的抗老化性能。使用非渗透性饰面材料，在长期使用的过程中，能始终保持优异的隔热效果。 ⑤、反应混合物具有良好的流动性，能顺利地充满复杂形状的模腔或空间。 聚氨酯硬泡制备的复合材料重量轻，易于装配，且不会吸引昆虫或鼠类咀嚼，经久耐用。 ⑥、聚氨酯硬泡生产原料的反应性高，可以实现快速固化，能在工厂中实现高效率、大批量生产。 4.6.2　原料体系 　 　聚氨酯硬泡是由聚醚(或聚酯)多元醇及多异氰酸酯在发泡剂、催化剂、泡沫稳定剂等助剂的存在下反应面而制得的。原料体系与其它聚氨酯制品(包括与聚氨酯软泡)不同，如：用于制造聚氨酯硬泡的聚醚通常是高官能度聚醚多元醉，异氰酸酯组分以粗MDI(PAPI)为主。 1.多元醇 　　 用于硬泡配方的聚醚多元醇一般是高官能度、高羟值(低分子量)聚氧化丙烯多元醇，有时为了方便而称之为“硬泡聚醚”，其羟值一般为350～650mgKOH／g范围，官能度一般在3~8之间。 按硬泡聚醚起始剂的不同，可分为甘油聚醚、山梨醇聚醚、季戊四醇聚醚、蔗糖聚醚、淀粉聚醚、胺类聚醚等。通用的硬泡聚醚多元醇大多是以蔗糖及其混合物为起始剂。 2.异氰酸酯 　　 目前用于硬泡的异氰酸酯主要是多亚甲基多苯基多异氰酸酯（一般称PAPI)，即粗MDI、聚合MDI。（列举几种用于硬泡的PAPI的性质） 3.发泡剂 (1)CFC发泡剂 CFC-11（一氟三氯甲烷）具有不燃、沸点(24℃)适宜、易于气化、气相热导率低、毒性低、与多元醇原料相容性好、无腐蚀性、价格低、发泡工艺简单等特点。 CFC-12（二氯二氟甲烷）易挥发，沸点约-30℃。 (2)HCFC及HFC发泡剂 HCFC-141b(氢氯氟烃类）是目前用于硬泡的主要发泡剂，是一种CFC－11的过渡性替代物。 (3)戊烷发泡剂 　　 用于聚氨酯硬泡烷烃类发泡剂主要是戊烷类化合物，其中，环戊烷最为常用。该类发泡剂的臭氧消耗潜值（ODP）为零，且GWP几乎为零，是一类对环境友好的发泡剂。缺点是烃类具有易燃性，与空气的混合物在一定条件可产生爆炸，故必须增添一些安全设施，设备成本较高。 (4)水　　 水是聚氨酯泡沫中的化学发泡剂，但低密度时泡沫脆、强度、尺寸稳定性、绝热性能差，且消耗多的异氰酸酯。全水发泡的聚氨酯硬泡可用于非绝热用途。 4.泡沫稳定剂 　　用于聚氨酯硬泡配方的泡沫稳定剂一般是聚二甲基硅氧烷与聚氧化烯烃的嵌段聚合物，目前大多数泡沫稳定剂以Si－C型为主。应用于硬泡的有机硅稳定剂，除了起到泡沫稳定、均化作用外，还要提高泡孔的闭孔率。（德国高斯米特硬泡稳定剂举例） 5.催化剂　　硬泡配方的催化剂以叔胺为主，在特殊场合可使用有机锡催化剂。（常用催化剂举例） 　　 硬泡的催化剂选择，除考虑各种催化剂的活性之外，还应注意硬泡制品