一種慢回彈聚氨酯泡沫體的制備及其性能研究

黃 瑩

(鞍山市城鄉規劃設計研究院有限公司，遼寧 鞍山 114001)

引 言

慢回彈聚氨酯泡沫體作為一種具有黏彈性的泡沫，因其良好的形狀記憶特性，較強的能量吸收及減震抗震等性能[1]，已被廣泛應用于家居、按摩器材、鞋材等越來越多的領域[2]。

慢回彈泡沫塑料的原理主要是牽制效應，即它在回彈過程中能牽制回彈，使回彈變得緩慢[3]。目前一般認為這是由聚氨酯體系的相分離程度以及其特殊的玻璃化轉變溫度所致[4]。

本文通過采用慢回彈聚醚組合料與異氰酸酯進行反應，討論了異氰酸酯指數、發泡劑用量、硅油用量等因素對慢回彈性能的影響。

1 實驗部分

聚氨酯泡沫體的制備工藝:

將50%的聚醚多元醇A、40%的聚醚多元醇B、10%的聚合物多元醇POP3628混合作為聚醚多元醇組合料。其中，聚醚多元醇A官能度2.8，當量大約為1 800，是純環氧丙烷的聚合環氧乙烷封端的高分子量高活性聚醚多元醇。聚醚多元醇B是具有3.0官能度，當量大約為200的慢回彈聚醚。

聚氨酯泡沫體的制備工藝：將聚醚組合料、水、硅油、開孔劑、催化劑混合攪拌均勻，靜置片刻，再加入T-9，攪拌均勻，發泡溫度24(±)2 ℃，靜置后加入異氰酸酯指數為80-95的異氰酸酯進行發泡，得到慢回彈聚氨酯泡沫體。

2 結果及討論

2.1 TDI對聚氨酯泡沫體的影響

本實驗分別取異氰酸酯指數為0.80、0.85、0.87、0.90、0.92、0.95進行6組對比實驗，其他條件不變，見表1。聚氨酯泡沫塑料性能見表2。

表1 制備聚氨酯泡沫體時的組分及配比 %

表2 聚氨酯泡沫塑料性能表

通過上述實驗結果可知,TDI用量對慢回彈聚氨酯泡沫體有很大影響。在生產慢回彈聚氨酯泡沫時，一般異氰酸酯指數為0.85～0.95。隨著TDI指數增大，撕裂強度變小，拉伸強度變小，斷裂伸長率變小。若TDI指數過高，則會形成大孔和閉孔，熟化時間過長，還會引起泡沫燒芯；若TDI指數過低，則易產生裂紋，回彈性差，強度差，壓縮永久變形較大。因此以下實驗取異氰酸酯指數為0.87。

2.2 發泡劑用量對聚氨酯泡沫體的影響

本實驗中異氰酸酯指數取0.87。分別取發泡劑水的用量為1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5進行6組對比實驗，其他條件不變，見表3。聚氨酯泡沫塑料性能見表4。

表3 制備聚氨酯泡沫體時的組分及配比

表4 聚氨酯泡沫塑料性能表

通過上述實驗可以發現,加大水量可降低泡沫密度，但隨著水量的增加，泡沫的密度并不是明顯的降低，甚至會增加。這是因為，水未來得及產生大量的CO2氣體，凝膠反應已經開始，因此導致泡沫快速固化成型；由于水與異氰酸酯易形成脲，從而使泡沫舒適度下降，同時，泡沫的慢回彈效果降低，手感變差，因此配方中水量不宜過大。下述實驗取水量為2.0最為穩定，且手感良好，泡孔形貌為圓形。

2.3 硅油對泡孔結構的影響

本實驗取硅油用量分別為0.5、0.75、1.0、1.25、1.5、1.75進行6組對比實驗，其他條件不變，見表5。聚氨酯泡沫塑料性能表見表6。

表5 制備聚氨酯泡沫體時的組分及配比

表6 聚氨酯泡沫塑料性能表

通過上述實驗可以發現,隨著泡沫穩定劑B8002的增加，聚氨酯泡沫密度呈現先上升后下降的趨勢，主要是由于B8002用量增加后，泡孔孔徑呈現出先下降后上升的趨勢，而單位體系內泡孔越大泡沫密度越低。在少量硅油或無硅油條件下，基本上是塌陷現象，但硅油也不是越多越好，因此本實驗取硅油B8002用量為1.0。

3 結語

本文采用聚醚多元醇組合料與異氰酸酯進行反應，著重討論了異氰酸酯指數、發泡劑用量、硅油用量等對慢回彈聚氨酯泡沫體性能的影響。通過配方優化比選，得到了相對性能較優的慢回彈聚氨酯泡沫體。