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聚氨酯板专业生成厂家实耐建材2020年6月28日讯 对于聚氨酯硬泡的HCFC-141b发泡剂替代技术中，全水发泡体系具备一定的环保及成本优势，对其在连续法硬泡板材生产的应用进行了介绍。通过小试筛选了比较适合的聚醚多元醇、催化剂及添加剂；通过连续线的试验，指出了全水发泡与传统发泡的不同之处以及存在的一些不足。

关键词：聚氨酯硬泡；全水发泡；聚醚多元醇

聚醚多元醇4110(羟值420-460 mgKOH/g),廊坊全振化工开发有限公司；聚醚多元醇635(羟值470-510 mgKOH/g)，河北亚东化工集团公司；全水聚醚多元醇301(羟值350-390 mgKOH/g)，廊坊全振化工开发有限公司；聚醚多元醇305(羟值330-370mgKOH/g)，河北亚东化工集团公司；

多苯基多亚甲基异氰酸酯，牌号5005，上海亨斯迈聚氨酯有限公司；五甲基二乙基三胺（PC-5）；N，N-二甲基环已胺（PC-8)；三聚催化剂：醋酸钾，上海鑫锐化工科技有限公司；有机硅匀泡剂L6861，迈途高新材料集团；三（β-氯乙基）磷酸酯（TCEP），扬州晨化新材料股份有限公司。以上均为工业级。

电动搅拌器（4000 r/min）;数显卡尺;万能试验机,深圳市新三思计量技术有限公司；旋转式粘度计;恒温水浴锅；恒温恒湿试验机，东莞市众志检测仪器有限公司；连续线设备：廊坊华宇创新科技有限公司引进的意大利Saip生产线。

将定量的聚醚多元醇、催化剂、泡沫稳定剂、水准确地加入到600 mL塑料杯中，用电动搅拌器搅拌均匀制成组合聚醚（A组分）。将组合聚醚（A组分）、异氰酸酯（B组分），置于水浴锅中控制温度到指定温度（一般为20 ℃），称取一定量组分A于600 mL塑料杯中然后加入相应量组分B，用电动搅拌器快速搅拌5~8 s，迅速倒入模具中发泡，熟化0.5 h后取出，24 h后检测表观密度、压缩强度、尺寸稳定性等指标。

图1 连续法生产流程图

表观密度测试：体积法，参照GB/T 6343—2009标准，泡沫去掉四周表皮进行测试；压缩强度测试参照GB/T 8813—2008标准；尺寸稳定性测试参照GB/T 8811—2008标准；导热系数参照GB/T 3399—1982标准测试。

在全水发泡聚氨酯硬泡组合聚醚中，水的添加量与常规物理发泡剂的添加量相比要少很多，对组合聚醚的稀释作用相对就小，因此粘度比较大；并且水与异氰酸酯的反应放出大量热量，导致反应剧烈，因此物料的流动性差，以上两个因素决定了选取聚醚多元醇时要选择黏度偏低的。由于反应产生的CO2从泡孔内向外扩散的速率大于空气向泡孔内扩散的速率，使泡孔内压力低于大气压，导致泡沫易收缩，尺寸稳定性差，因此适合的聚醚多元醇对全水发泡也是必不可少的。表1是单一聚醚多元醇的性能比较。

表1 单一聚醚多元醇性能比较

通过表1的数据可以看出，多元醇C的性能最好，但黏度偏高，多元醇B的黏度较低，但性能差，因此下一步实验是选择几种聚醚多元醇混合着用，取长补短。表2为混合聚醚多元醇的性能对比。

表2  混合聚醚多元醇对聚氨酯硬泡性能的影响比较

通过表2的数据可以看出，高官能度聚醚所占比例上升，泡沫强度也随之上升，尺寸稳定性能好。

图2 为异氰酸酯指数对泡沫压缩强度的影响

由图2可见，异氰酸酯和组合聚醚中参与反应的基团比例（异氰酸酯指数）不同，泡沫的强度也会不同，随着异氰酸酯指数增加，压缩强度也会上升，当异氰酸酯指数增加到一定程度后，泡沫脆性增加，压缩强度反而呈下降趋势，因此需要根据配方确定最佳的异氰酸酯指数。此实验的异氰酸酯指数选择120，根据确定的组合聚醚配方在生产线上试验。

           全水组合聚醚配方

表3 筛选出的全水组合聚醚配方

由图2可见，异氰酸酯和组合聚醚中参与反应的基团比例（异氰酸酯指数）不同，泡沫的强度也会不同，随着异氰酸酯指数增加，压缩强度也会上升，当异氰酸酯指数增加到一定程度后，泡沫脆性增加，压缩强度反而呈下降趋势，因此需要根据配方确定最佳的异氰酸酯指数。此实验的异氰酸酯指数选择120，根据确定的组合聚醚配方在生产线上试验。

全水发泡聚氨酯硬泡组合聚醚因低黏度的发泡剂添加量小，黏度较高，导致物料流动性差，因此实际生产时组分A（组合聚醚）和B（异氰酸酯）的温度要比一般的要高。  

表4 组分A在不同温度下的黏度

由表4的数据可以看出，随着温度逐渐升高，两组分料的黏度均随之下降，因此，在不影响组分A、B的性能前提下，温度尽可能升高。

由于全水发泡料的泡沫表皮易酥脆，导致与面材的粘接性差，因此双履带机要比用普通发泡料的温度要高一些，大概高5-10℃，根据具体配方而定；高温的环境能促进异氰酸酯分子间三聚的转化，因此高温的环境对泡沫质量是至关重要的。

水与异氰酸酯反应产生的CO2气体易穿过泡孔壁向外界扩散，造成泡孔内气压降低，空气慢慢深入泡孔，导致泡沫的尺寸稳定性要差一些，因此下线的聚氨酯板要在高温环境中尽量熟化一段时间(至少48h)，避免下线就裁切或急剧降温。