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泡沫塑料的泡孔结构研究2

来源: 时间:2021-02-03 06:52:07 浏览次数:

聚醚多元醇中羟基数对泡孔结构的影响 

在聚氨酯水发泡过程中,发泡原料的多少将会对孔结构有较大的影响,其主要是聚醚多元醇中羟基数对 孔径的影响. 当聚醚多元醇中羟基数量适当增加时,就会使得相对分子量的交联密度随之增加,整个反应程 度增加,其孔壁的弹性也会增加,最终使泡孔的尺寸稳定性更加好. 而聚醚多元醇中的羟基数量只有在最适 当时,才能使有最稳定的孔结构. 研究表明,聚氨酯泡沫塑料多面体形状的泡孔会随着羟基数的增加而减小,当羟基数从 300 增加到 600 时,其封闭空数量由 88% 增加到了 94% ,而孔的大小也由原来的350nm 减少到 160nm,在羟基数为 600 时泡孔分布最均匀,性能最优良.医药冷藏箱,疫苗箱

水对泡孔结构的影响 

当反应中随着水的含量的慢慢增加,水与异氰酸酯反应量就增加,而整个反应又是一个放热过程,就会 使体系中产生很多热量,同时还会加速气液相分离,加快固化速度,从而影响到孔结构. 谢海安[7]等在研究 水用量对泡沫孔径变化时发现,当水加入量分别为 1% 和 5% 时,其泡孔直径相应的变大,闭孔率也减少,泡 孔均匀性也减小. 这是由于随着水的增加,生成 CO2 气体就增加,会使得泡沫体积相应的增加,孔径也就增 大,泡孔细胞壁就会变硬,使泡沫变脆. 陈涛[8]采用了不用水用量对聚氨酯水发泡进行了研究,发现当加入 7phr 的水时,就能够进行有效发泡,泡孔直接也最均匀.

匀泡剂对泡孔结构的影响

 在水发泡过程中,为了使泡孔更加的均匀,就需要运用匀泡剂,增加其稳定性. 它可使聚氨酯发泡体系中 各个组分溶解性更好,加快气泡的生成,还可促进泡孔中张力的平衡,让细胞壁的弹性更好,使泡沫更加稳 定. 等在对聚氨酯水发泡的影响因素中的研究中,通过加入不同泡沫稳定剂的质量,观察泡沫内部 孔结构的变化及均匀程度. 研究表明,当泡沫稳定剂加入量为 1. 0 时,其内部出现开裂,泡沫收缩;加入量为 2. 0 时,泡沫的收缩性也减少,泡孔也变小;当增加到 3. 0 时,其泡孔就变得均匀,不出现收缩,泡沫的性能也 更加的优良.医药冷藏箱,疫苗箱

填充材料对泡孔结构的影响 

为了聚氨酯泡沫塑料性能,使泡孔尺寸更细小分布更均匀,往往会在其中加入一些无机填充材料. 加入 的填充材料,可在发泡过程中作为成核剂,使泡沫尺寸得以变小,加入的填充材料的直径一般要比泡沫孔径 要小.等人在水发泡硬质聚氨酯泡沫塑料中加入 EG,研究其泡孔尺寸与加入 EG 细度的关系, 研究表明,细度较大的 EG 其泡孔尺寸稳定性越好.等对纳米粘土增强聚氨酯泡沫进行了研究, 并观察了其中孔结构的变化,实验表明,随着纳米粘土含量的增加,封闭孔的数量增多,孔径也相应地减小; 当加入量为 2% 时,其孔径最小,封闭孔最多。

催化剂对孔结构的影响

 在聚氨酯水发泡体系中,一般会加入催化剂来加快反应的进行,其催化剂还能够保持各个反应之间的平 衡. 一般选用叔胺类催化剂和有机锡类催化剂,有机锡类化合物主要是促进聚合物的链增长,就是促进 - NCO 与多元醇端羟基间的反应,使之迅速生成氨基甲酸酯基团,分子链迅速增加,即凝胶反应. 而叔胺类化 合物主要是促进 - NCO 与 H2O 的反应,使之快速反应产生大量二氧化碳气体,即发泡反应. 往往通过将两种 催化剂进行混合使用,使反应生成的泡孔更加的均匀. 笔者在水发泡体系中影响因素的研究中发现,当锡类 催化剂和叔胺类催化剂的质量比为(2 ~ 3)∶ 1 时,泡沫中孔结构最均匀,泡孔的直径相对最小,并且细胞壁 较厚。



沫泡孔形态的 SEM 照片. 如图(a)所示,当凝胶速度大于发泡速度,即叔胺类催化剂过量则反应速度过快,过 于剧烈,而使反应过程不易控制,使膜壁过早破裂,导致塌泡;(b)照片显示泡体变小,开始初步连通. 但流动 性变差,此时体系的分子量增长缓慢,泡孔壁膜、网络骨架强度很低,不足以承受气体膨胀时的压力,泡沫壁 破裂,产生串泡、开裂、收缩;(c)和(d)照片显示的都是闭孔结构,泡孔均匀,且气泡膜壁较厚,具有足够的强 度,泡沫不易收缩.医药冷藏箱,疫苗箱

不同发泡剂对泡孔结构的影响 

笔者研究了 HCFC - 141b 发泡剂和水发泡剂的泡孔结构可以看出水作发泡剂时,泡孔排 列紧密. 完全贯通的网络骨架(泡孔壁)称为支柱,(a)图中支柱和(b)图支柱尺寸没有什么差别,水作 为发泡剂泡沫膜壁具有足够的强度,尺寸稳定性良好,泡孔排列规整。



结论

聚醚多元醇中羟基数、发泡剂、匀泡剂、催化剂及填充材料对硬质聚氨酯泡沫塑料的泡孔结构具有重要 的影响,改善聚氨酯泡沫塑料孔结构,可显著提高聚氨酯泡沫塑料的物理化学性能,特别是保温隔热性能、力 学性能、体积稳定性和防火性能等,聚氨酯泡沫塑料泡孔结构的研究对聚氨酯泡沫塑料的应用有重要的作 用.

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