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1、本 科 毕 业 论 文题目聚合物多元醇在微孔高弹海绵中的应用研究作 者： 专 业： 化学工程与工艺（高分子） 指导教师： 完成日期： 2010年5月20日 南通大学本论文经答辩委员会全体委员审查,确认符合南通大学本科毕业设计(论文)质量要求。答辩委员会主任签名：委员签名：指导教师：答辩日期： 原 创 性 声 明 本人声明：所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已发表或撰写过的研究成果。参与同一工作的其他同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 签 名： 日 期： 本论文使用授权说明本人完全了解南通大学有关保
2、留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留论文及送交论文复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容。（保密的论文在解密后应遵守此规定）学生签名： 指导教师签名： 日期： 南通大学毕业论文立题卡课题名称聚合物多元醇在微孔高弹海绵中的应用研究出题人谭恺课题表述（简述课题的背景、目的、意义、主要内容、完成课题的条件、成果形式等）随着世界能源的日益短缺，对如何合理利用资源，降低能耗，世界各国都做了大量的工作。其中建筑节能越来越受到人们的重视。微孔高弹海绵是目前所有绝热材料中的佼佼者，广泛应用于建筑、交通运输、冰箱、冰柜、石油化工管道、航空军用等诸方面作绝热材料和结构材料。随着世界能源
3、的日益短缺，对如何合理利用资源，降低能耗，世界各国都做了大量的工作。聚氨酯泡沫塑料作为一种新型优质隔热保温材料，在包装及建筑上得到了越来越广泛的应用。本课题通过不同规格的聚酯多元醇与催化剂、匀泡剂、发泡剂相互混合制得不同羟值和粘度的组合聚醚多元醇，然后与异氰酸酯反应。测试试样的压陷硬度，撕裂强度，拉伸强度，断裂伸长率等物理力学性能。本课题希望通过改变原料配方测试对聚氨酯泡沫的改性影响。课题来源社会生产实际课题类别毕业论文该课题对学生的要求 具备一定实验操作技能和文献查阅能力的高分子材料专业的本科生。教研室意见同意立题 教研室主任签名：_ _年_月_日学院意见同意立题（）不同意立题（） 教学院长
4、签名：_ _年_月_日注：1、此表一式三份，学院、教研室、学生档案各一份。 2、课题来源是指：1.科研，2.，3. 其他。3、课题类别是指：1.毕业论文，2.毕业设计。4、教研室意见：在组织专业指导委员会审核后，就该课题的工作量大小，难易程度及是否符合专业培养目标和要求等内容提出具体的意见和建议。5、学院可根据专业特点，可对该表格进行适当的修改。南 通 大 学毕业论文任务书题目： 聚合物多元醇在微孔高弹海绵中的应用研究学 生 姓 名 杨铖哲 学 院 化学化工学院 专 业 高分子材料与工程 班 级 高064 学 号 0608063044 起 讫 日 期 2010.1.82010.5.20 指导教
5、师 谭恺 职称 工程师 发任务书日期 2010 年 1 月 8 日课题的内容和要求（研究内容、研究目标和解决的关键问题）聚合物多元醇制得的微孔高弹海绵的力学性能主要由原料，配方，泡孔结构和生产工艺等因素决定，温度对性能也有一定的影响。其中，泡沫塑料配方是一个重要的因素，它对泡沫塑料的力学性能的影响很大。由于以上诸多原因，本课题考察多种配方聚合物多元醇微孔高弹海绵的物理力学性能，通过配方的调整来考察其对压陷硬度,拉伸强度,断裂伸长率,撕裂强度, 回弹率, 发泡程度, 密度等性能的影响。试验考察微孔高弹海绵的以下性能：1 压陷硬度在规定的条件下对标准尺寸的泡沫试样进行规定的压陷，测出泡沫材料将产生
6、的抗压陷力，2 撕裂强度，撕裂强度（breaking strength），是指材料发生断裂的应力。3 拉伸强度，确定试样在拉伸载荷下产生断裂时所消耗的能量与试样横截面积之比。4 断裂伸长率试样在拉断时的位移值与原长的比值5 回弹率固体物质卸载时的回弹量与加载时的压缩量之比6 发泡程度发泡的难易程度7 密度聚氨酯泡沫塑料的密度是影响其力学性能的重要因素。通过本课题的研究，掌握聚合物多元醇对微孔高弹海绵物理力学性能的影响因素，确定合适的催化剂，发泡剂等助剂以满足微孔高弹海绵在日常使用中的需求。由于实验设备的限制及对实验配方的估计不足，可能会对同一情况下的实验做到完全相同有一定的难度，此外，对发泡机
7、理的认识不够充分，对实验过程中出现特殊情况的正确处理会有一定的难度。课题的研究方法和技术路线微孔高弹海绵属于高交联度，闭孔，低密度的热固型塑料。因此，研究其物理力学性能有别于常规的聚氨酯，我们主要通过调整配方，测试在不同配方条件下试样的密度，撕裂强度，压陷硬度，拉伸强度，断裂伸长率，回弹率，并研究配方与试样的物理力学性能之间的关系，具体技术路线如下：试样的制备反应机理的研究密度的测定撕裂强度的测试压陷硬度的测试拉伸强度测试断裂伸长率的测试回弹率的测试。实验原料：各牌号的聚醚（330N），聚酯多元醇（M56），聚合物多元醇(XY0401)，有机硅泡沫稳定剂(JSY6504)，水，催化剂，扩链剂,
8、TDI。利用万能力学实验机对板材的密度，撕裂强度，压陷硬度，拉伸强度，回弹率，断裂伸长率进行测量。基础条件绿源新材料有限公司具有完善的实验条件，有各类型的聚醚及实验用的其他基础条件，有经验丰富的工程技术人员给予指导。参考文献1狄超,刘振中,姚碧霞.HCFC-141b发泡聚氨酯硬泡的性能及其改进J.化工生产与技术.1999,2,37：12-14 2李俊贤.塑料工业手册聚氨酯M.化学工业出版社.1999,2：206-2113孔新平.建筑复合板材用阻燃组合聚醚的开发J.聚氨酯工业.1998,5：36-374胡忠伟.国内外聚氨酯工业发展近况J.聚氨酯工业.1999,14：6-95李绍雄，朱吕民.聚氨酯
9、树脂M,江苏科学技术出版社,1992,1：168-1706徐培林，张淑琴.聚氨酯材料手册M,化学工业出版社,1994,1：361-3697朱照男，卜春贤等译.塑料实用性能试验手册M.上海科学技术文献出版.1988,1：46-508潘道成，鲍其鼎，于同隐.高聚物及其共混物的力学性能M,上海科学技术出版社.2002,13-49杨文斌.废弃塑料木材碎料复合材料及其复合机理的研究J.高分子物理实验.南京大学出版社.1998,1:6-710TaiceshiKamiya.The Challenges Plastics of Crrowth in the 21 st CenturyJ. carbon fib
10、er in a fluid bed reactor .1999,29:10711Gibson L J.Ashby M F.The Mechanics of three Dimensional Celluar MaterialsJ.Proe R SoeLond.1982,A382:4312Cunningham A, Jeffs GMF, Rosbotham ID. Polyurethanes World Congress J.Properties toward Phenol.1987:104本课题必须完成的任务：通过本课题的研究，掌握聚合物多元醇对微孔高弹海绵物理力学性能的影响因素，确定合适的催
11、化剂，发泡剂等助剂以满足微孔高弹海绵在日常使用中的需求。利用万能力学实验机对样本的密度，压陷硬度，撕裂强度，拉伸强度进行测量。并做出数据归纳总结，写出报告。成果形式毕业论文进度计划起讫日期工作内容备 注12.9-1.15查阅资料，开题1.26-2.5查资料，准备实验3.5-4.3实验所需板材的制备 4.5-4.15各种性能的测试4.16-5.15各种数据处理5.25-5.28论文答辩教研室审核意 见该生在做论文期间认真努力态度良好，积极的按老师要求拟初稿并及时修改 教研室主任签名： _年_月_日学院意见符合要求 教学院长签名： _年_月_日注：此表为参考表格，学院可根据专业特点，对该表格进行适
12、当的修改。南通大学本科生毕业论文开题报告姓名杨铖哲学号0608063044专业高分子材料与工程课题名称聚合物多元醇在微孔高弹海绵中的应用研究阅读文献情 况国内文献 15 篇开题日期2010. 10.26国外文献 15 篇开题地点南通大学一 文献综述与调研报告：（阐述课题研究的现状及发展趋势，本课题研究的意义和价值、参考文献）11 聚合物多元醇111聚合物多元醇概述：以聚合物分散体填充的聚醚是一种新型改性聚醚，即聚合物多元醇(POP)，通常是在稳定剂存在下，苯乙烯(St)和丙烯腈(AN)在聚醚介质中分散聚合制得的稳定分散体。分散填充的聚合物粒子对泡沫体起填料增强作用，可显著提高泡沫体的模量和硬度
13、；在发泡过程中附着在泡孔壁上，增加开孔率，从根本上改变了泡沫闭孔所引起的收缩现象，同时可扩大泡沫硬度的可调范围，提高了泡沫的回弹性。聚合物多元醇(POP) 产品质量决定了它的应用和用其制得的聚氨酯制品的性能。早期,聚合物多元醇是由丙烯腈和基础聚醚在引发剂的作用下进行自由基原位聚合生产的,其乙烯基聚合物微粒的固含量在20 %左右,产品粘度大,颜色发黄,过滤和稳定性都不太好,但由于当时用POP 生产聚氨酯制品所用加工设备简单,机械化程度低,对POP 的粘度、沉积和过滤性等指标没有严格的要求,这样的POP产品也可以使用。随着复杂、大体积泡沫生产设备的使用,以及设备自动化程度的提高和聚氨酯成型配方体系
14、的发展,要求POP 产品质量稳定、粘度低、粒径小等,否则将影响聚氨酯制品加工时的过滤、泵送、计量和混合。于是,人们在实践中发现采用丙烯腈和苯乙烯共同与基础聚醚在引发剂作用下进行接枝共聚,生产的聚合物多元醇,不仅粘度下降、稳定性提高、色泽改善,而且固含量亦可达30 %左右。随着人们对聚氨酯泡沫性能要求的不断提高,要求开发高固含量、苯乙烯比例高的低粘度、高稳定性和良好过滤性的POP。为此,人们在POP 生产工艺上又进行了一次突破性的改进,即在POP 的生产配方中引入含有不饱和双键的大分子单体,使POP 体系产生了足够的分散剂,同时使聚合物相对分子质量平均,颗粒尺寸分布适当,降低了液固界面的自由能,
15、聚合物颗粒表面显得较光滑。因此,在提高固含量的同时,大幅度降低了POP 粘度,可以提高产品的稳定性和过滤性。目前该工艺生产的工业化POP固含量可达45 %50 % ,苯乙烯与丙烯腈比例可高达(7030) (8020) 或更高。112聚合物多元醇制备高回弹泡沫的反应历程（1）异氰酸酯与多元醇的逐步聚合反应含羟基的聚醚多元醇与异氰酸酯发生逐步聚合反应，形成氨基甲酸酯：在更高的温度下氨基甲酸酯中的活泼氢还可和另1个异氰酸酯分子进行反应形成脲基甲酸酯：（2）发泡反应 异氰酸酯与水反应时，先生成1 种热稳定性极差的中间产物氨基甲酸，它能自然分解而生二氧化碳和伯胺，伯胺又与另1 个异氰酸酯分子反应生成双取
16、代脲：双取代脲与异氰酸酯进一步反应生成缩二脲：在成脲反应中放出二氧化碳成为泡核，使反应体积膨胀，从而得到具有开孔结构的理想泡沫。12聚氨酯121聚氨酯的概况 聚氨基甲酸酯简称聚氨酯，英文名：polyurethane。凡是在高分子主链含有许多重复的氨基甲酸酯基团的高分子化合物通称为聚氨酯. 由于其具有质轻、导热系数低、吸湿性小、弹性好、比强度高、隔音绝热等优点，因此被广泛用作消音隔热、防冻保温、缓冲防震以及轻质结构材料，在交通运输、房屋建设、包装、日用品及国防军事工业中得到广泛应用。2005年全球聚氨酯产量为1375万吨，2000-2005年的年均增长率为6.7%，预计到2010年全球聚氨酯年产
17、量将达到1690万吨，年均增长率为4.2%1。122聚氨酯的分类聚氨酯制品分为泡沫制品和非泡沫制品两大类。聚氨酯泡沫塑料是以气体物质为分散相以固体树脂为分散介质所组成的分散体，它是一类带有许多气孔的塑料制品。按照气孔的结构不同，泡沫塑料可以分为开孔（孔与孔是相通的）与闭孔（各个孔互不相通）泡沫塑料。泡沫制品有软质、硬质、半硬质泡沫；非泡沫制品包括涂料、胶粘剂、合成革、弹性体和弹性纤维(氨纶)等。软质聚氨酯泡沫塑料大多用于日用品中;半硬质制品主要用于车辆;硬质聚氨酯泡沫塑料作为一种新型优质隔热保温材料，在包装及建筑上得到了越来越广泛的应用2。123聚氨酯的合成聚氨酯可以是线形或体型；都是由多元醇
18、和二异氰酸酯或多异氰酸酯在催化剂和其它助剂的作用下形成的。异氰酸酯是制备聚氨酯的基础原料。通常有甲苯二异氰酸酯，二苯基甲烷二异氰酸酯，多亚甲基多苯基多异氰酸酯等，以及少量作特殊用途的其他脂肪族和芳香族的有机异氰酸酯。作为制备聚氨酯主要原料之一的多元醇,其品种、结构对聚氨酯产品的生产和性能有很大的影响,目前使用的主要是聚醚多元醇和聚酯多元醇。聚酯是二元酸和二元或多元醇的缩聚产物。多元醇一般为乙二醇，丙二醇，一缩乙二醇，乙三醇，三羟甲基丙烷，丙三醇，季戊四醇等。聚醚一般都是以多元醇，多元胺或其他含有活泼氢的有机化合物为起始剂与氧化烯烃开环聚合而成。另外还有发泡剂、表面活性剂、阻燃剂等助剂。此外生产
19、设备、工艺控制对聚氨酯的性能也有重要影响。聚氨酯在合成过程中伴有复杂的化学变化，影响聚氨酯结构性能的变化因素非常多。在聚氨酯的合成、成型全过程中，往往要经过预聚、交联等阶段，有时还要扩链。预聚，一般将稍过量的二异氰酸酯与聚醚二醇或聚酯二醇先反应，形成异氰酸端基预聚物。扩链，如果对聚氨酯预聚物的分子量有较高的要求，如弹性纤维和橡胶，还可以用二元醇、二元胺或肼进行扩链，后者主链中间形成脲基团。交联，聚氨酯用作弹性体时，需要交联。在加压加热条件下，分子链中的异氰酸酯特征基团与另一分子的异氰酸端基进行反应，产生交联。这些反应与参加反应的物质结构、官能度、分子量等均有关系。一般，聚氨酯弹性体合成的总反应
20、可用下面的通式表示:13聚氨酯微孔弹性体131聚氨酯微孔弹性体的分类聚氨酯(PU)微孔弹性体由聚酯或聚醚多元醇软段和二异氰酸酯、扩链剂构成的硬段所组成。软段提供PU 材料的弹性、韧性及低温性能,硬段提供材料的硬度、强度和模量性能。所以不同的多元醇软段,所合成的PU 弹性体的性能各异5。（1） 聚酯型微孔弹性体：它通常由大分子聚酯多元醇、多异氰酸酯及扩链剂(小分子多元醇或多元胺)反应制得。其大分子主链是由低聚物多元醇柔性链段构成软段，二异氰酸酯及扩链剂构成硬段，硬段和软段交替排列组成的，力学性能一般要好于聚醚型微孔弹性体, 原因是聚酯链段中含有的极性酯基团使得PU 分子链之间的作用力要强于聚醚链
21、段。但存在成本高、低温性能差、易水解等缺点6。（2） 聚醚型微孔弹性体：由聚醚构成软段的聚氨酯弹性体具有独特的耐腐蚀、耐水解、抗挠曲和良好的粘结性, 在特种高分子材料方面具有重要的地位; 其结构中既含有羰基又含氨基, 可以和许多极性基团相互作用, 形成氢键等, 因此具有极其优良的吸附粘结力, 兼有柔韧性、耐磨性及较高的断裂强度, 因而被广泛地应用于木材、电子电器、汽车制造等领域7。虽然力学性能较聚酯型微孔弹性体差些, 但克服了聚酯型微孔弹性体的的不足, 如耐水解、抗霉变、优异的低温韧性、耐挠曲疲劳等。另外, 聚醚型PU 原液常温下为液体, 粘度低、操作方便、发泡范围宽、便于控制,且价格低, 原
22、料易得8。二 参考文献1.方禹声,朱吕民聚氨酯泡沫塑料M 1北京:化学工业出版社, 199411841882.郑旭生,修玉英,罗钟瑜1 聚合物多元醇的现状及研究进展 J 1 合成材料老化与应用, 2003, 32 (1) : 25283.聚合物多元醇产品质量的影响因素与控制 J 1 聚氨酯工业,2002, 17 (2) : 584.胡忠伟1 聚合物多元醇的应用 J 1 黎明化工, 1986 ( 1) :10135.山西省化工研究所. 聚氨酯弹性体手册. 北京:化学工业出版社, 2001. 5896146.何文淑,王昆国. 低密度微孔聚氨酯鞋底材料. 聚氨酯工业,2000, 15 (3) : 3
23、9427.郑远,安德鲁,阮荣华,等. 改进低密度鞋底原液工艺性能的添加剂. 聚氨酯工业, 2000, 15 (4) : 42458.韩怀强. 聚合物多元醇合成与应用. 聚氨酯工业, 2001, 16 ( 4) : 159.殷宁,亢茂青,冯月兰,等. 聚酯聚合物多元醇改性聚酯型微孔聚氨酯弹性体结构和性能研究 J . 聚氨酯工业, 2006, 21 ( 6) :262810.屈立年.高回弹泡沫组合料及其生产工艺J.聚氨酯工业,1995(4):9-13.11.朱吕民,刘益军.聚氨酯泡沫塑料M. 第三版.北京:化学工业出版社,2005.12.方道斌,郭睿威,封彤波. 聚合物聚醚多元醇. 化工进展,19
24、94 ,(6) :2113.宋聪梅,童俊,罗振扬.全水发泡聚氨酯硬泡的开发A.2003 中国聚氨酯行业整体淘汰ODS 国际论文集合C:250.14.SzwarcM. Living polymers. Nature, 1956, 178 (4543) : 116815.Webster O W. Living polymerization methods. Science, 1991, 251(4996) : 88716.Sanders J T, Frish K C. Polyurethanes. Chemistry and TechnologyPart and. Interscience Pub
25、lishers, 1962. 711317.Lai Y C, Baccei L J. Novel polyurethane hydrogels for biomedicalapp lications. Journal of App lied Polymer Science, 1991, 42 ( 12 ) :3173317918.Hartman B, Duffy J V, Lee G F. Thermal and dynamic mechanicalp roperties of polyurethaneureas. Journal of App lied Polymer Sci2ence, 1
26、988, 35 (7) : 18291852三 本课题的基本内容，预计解决的难题聚酯聚合物多元醇是乙烯基单体在聚酯多元醇介质中聚合得到的改性聚酯多元醇,是一种聚合物/聚酯多元醇复合材料。将其应用于聚酯型微孔弹性体时：（1） 是否能够改善泡孔结构和表面性能,（2） 使泡孔均匀、增加开孔率、（3） 如何阻止泡沫收缩;（4） 是否能够增强微孔聚氨酯弹性体网络的承载能力,（5） 是否提高材料的硬度、强度等物理机械性能。（6） 催化剂，泡沫稳定剂，发泡剂的选择及各自在产品中的作用四 课题的研究方法、技术路线微孔高弹海绵属于高交联度，闭孔，低密度的热固型塑料。因此，研究其物理力学性能有别于常规的聚氨酯，我
27、们主要通过调整配方，测试在不同配方条件下试样的密度，撕裂强度，压陷硬度，拉伸强度，断裂伸长率，回弹率，并研究配方与试样的物理力学性能之间的关系，具体技术路线如下：试样的制备反应机理的研究密度的测定撕裂强度的测试压陷硬度的测试拉伸强度测试断裂伸长率的测试回弹率的测试。（A组分）试样名称份数规格产地330N（普通聚醚）2060份35KOHmg/g天津三石化M56（聚酯多元醇）040份56KOHmg/gStepanXy0401（聚合物多元醇）40份20-21KOHmg/g江苏绿源有机硅泡沫稳定剂0.81份江苏化工研究院扩链剂（二乙醇胺）02份交联催化剂（三乙烯二胺）0.20.8份T9（辛酸亚锡发泡催
28、化）00.2份水24份异氰酸酯数90130份（B组分）TDI 20/80(沧州大化)在实验室，采用尺寸为285 mm120 mm6mm的钢制模具模塑成型。模具预热到50，A、B 组分按照计算好的比例在4045时快速混合并搅拌均匀(610 s)后，倒入事先预热好的模具中并快速合模。在烘箱中老化5min 后脱模，取出试片，室温放置24 h 后，用Instron4201 拉力试验机按照GB/T 52876，GB/T 530 76，GB/T 531 76，化学推进剂与高分子材料GB1681 82 的标准测试其试片的力学性能。五 进度计划起讫日期工作内容09.11.28-09.12.13查找文献、专利报
29、道09.12.15-09.12.31完成初稿10.01.4-10.01.28实验原料、设备的准备10.03.1-10.05.24正常实验过程10.05.26-10.06.5实验数据的处理10.06.8-10.06.29撰写成文论文阶段完成日期文献调研完成日期09.12.15论文实验完成日期10.05.28撰写论文完成日期10.06.20评议答辩完成日期指导教师评语本课题研究内容明确，文献阅读全面，实验计划可行！ 导师签名： 年 月 日教研室意见同意开题！ 教研室主任签名： 年 月 日学院意见通过开题（）开题不通过（） 教学院长签名： 年 月 日注：1、学院可根据专业特点，可对该表格进行适当的修
30、改。注：1、学院可根据专业特点，可对该表格进行适当的修改。 南 通 大 学 毕 业 论 文题目：聚合物多元醇在微孔高弹海绵中的应用研究姓 名： 杨铖哲指导教师： 谭 恺 专 业：高分子材料与工程南通大学化学化工学院2010年5月目录目录I摘 要IIIABSTRACTIV第一章 前言111 聚合物多元醇11.1.1聚合物多元醇概述11.1.2聚合物多元醇制备高回弹泡沫的反应历程112聚氨酯21.2.1聚氨酯的概况21.2.2聚氨酯的分类21.2.3聚氨酯的合成313聚氨酯微孔弹性体31.3.1聚氨酯微孔弹性体的分类3第二章 实验部分52.1实验原料52.2 实验器材52.3 实验原理62.4 性
31、能测试7第三章 实验结果与讨论113.1 配方影响因素113.1.1聚脂多元醇113.1.2催化剂（有机锡）143.1.3 发泡剂（水）14第四章 结论与展望17致 谢19摘 要本文研究的是聚合物多元醇在微孔高弹海绵中的应用研究，通过改变聚合物多元醇，水，有机锡催化剂在配方中的用量研究对产品各项性能的影响。实验结果表明，当聚合物多元醇用量从0-40变化时，产品的拉伸强度，断裂伸长率和压线硬度明显上升，而撕裂强度下降。水用量从2.0-4.0变化时，产品密度明显下降且当水用量为3.0时，断裂伸长率最高。有机锡用量在0.09-0.15份时，发泡效果最好关键词：聚合物多元醇，发泡，高碳海绵，力学性能，
32、密度ABSTRACT This paper is porous polymer polyols in high-elastic sponge in applied research, by changing the polymer polyol, water, organic tin catalyst in the amount of formula in the performance of the product.The experimental results show that when the amount of polymer polyols change from 0-40, t
33、he product of tensile strength, elongation at break and pressure lines significantly increased hardness, and tear strength decreased. Changes in water consumption from 2.0-4.0, the product density significantly decreased and when the water content is 3.0, the highest elongation at break. Organic tin
34、 content in the 0.09-0.15 phr, the foaming effect is bestKey words: polymer polyol, foam, carbon foam, mechanical properties, density第一章 前言11 聚合物多元醇 111聚合物多元醇概述：以聚合物分散体填充的聚醚是一种新型改性聚醚，即聚合物多元醇(POP)，通常是在稳定剂存在下，苯乙烯(St)和丙烯腈(AN)在聚醚介质中分散聚合制得的稳定分散体。分散填充的聚合物粒子对泡沫体起填料增强作用，可显著提高泡沫体的模量和硬度；在发泡过程中附着在泡孔壁上，增加开孔率，从根
35、本上改变了泡沫闭孔所引起的收缩现象，同时可扩大泡沫硬度的可调范围，提高了泡沫的回弹性。聚合物多元醇(POP) 产品质量决定了它的应用和用其制得的聚氨酯制品的性能。早期,聚合物多元醇是由丙烯腈和基础聚醚在引发剂的作用下进行自由基原位聚合生产的,其乙烯基聚合物微粒的固含量在20 %左右,产品粘度大,颜色发黄,过滤和稳定性都不太好,但由于当时用POP 生产聚氨酯制品所用加工设备简单,机械化程度低,对POP 的粘度、沉积和过滤性等指标没有严格的要求,这样的POP产品也可以使用。随着复杂、大体积泡沫生产设备的使用,以及设备自动化程度的提高和聚氨酯成型配方体系的发展,要求POP 产品质量稳定、粘度低、粒径
36、小等,否则将影响聚氨酯制品加工时的过滤、泵送、计量和混合。于是,人们在实践中发现采用丙烯腈和苯乙烯共同与基础聚醚在引发剂作用下进行接枝共聚,生产的聚合物多元醇,不仅粘度下降、稳定性提高、色泽改善,而且固含量亦可达30 %左右。随着人们对聚氨酯泡沫性能要求的不断提高,要求开发高固含量、苯乙烯比例高的低粘度、高稳定性和良好过滤性的POP。为此,人们在POP 生产工艺上又进行了一次突破性的改进,即在POP 的生产配方中引入含有不饱和双键的大分子单体,使POP 体系产生了足够的分散剂,同时使聚合物相对分子质量平均,颗粒尺寸分布适当,降低了液固界面的自由能,聚合物颗粒表面显得较光滑。因此,在提高固含量的
37、同时,大幅度降低了POP 粘度,可以提高产品的稳定性和过滤性。目前该工艺生产的工业化POP固含量可达45 %50 % ,苯乙烯与丙烯腈比例可高达(7030) (8020) 或更高。112聚合物多元醇制备高回弹泡沫的反应历程（1）异氰酸酯与多元醇的逐步聚合反应含羟基的聚醚多元醇与异氰酸酯发生逐步聚合反应，形成氨基甲酸酯：在更高的温度下氨基甲酸酯中的活泼氢还可和另1个异氰酸酯分子进行反应形成脲基甲酸酯：（2）发泡反应 异氰酸酯与水反应时，先生成1 种热稳定性极差的中间产物氨基甲酸，它能自然分解而生二氧化碳和伯胺，伯胺又与另1 个异氰酸酯分子反应生成双取代脲：双取代脲与异氰酸酯进一步反应生成缩二脲：
38、在成脲反应中放出二氧化碳成为泡核，使反应体积膨胀，从而得到具有开孔结构的理想泡沫。12聚氨酯121聚氨酯的概况 聚氨基甲酸酯简称聚氨酯，英文名：polyurethane。凡是在高分子主链含有许多重复的氨基甲酸酯基团的高分子化合物通称为聚氨酯. 由于其具有质轻、导热系数低、吸湿性小、弹性好、比强度高、隔音绝热等优点，因此被广泛用作消音隔热、防冻保温、缓冲防震以及轻质结构材料，在交通运输、房屋建设、包装、日用品及国防军事工业中得到广泛应用。2005年全球聚氨酯产量为1375万吨，2000-2005年的年均增长率为6.7%，预计到2010年全球聚氨酯年产量将达到1690万吨，年均增长率为4.2%1。
39、122聚氨酯的分类聚氨酯制品分为泡沫制品和非泡沫制品两大类。聚氨酯泡沫塑料是以气体物质为分散相以固体树脂为分散介质所组成的分散体，它是一类带有许多气孔的塑料制品。按照气孔的结构不同，泡沫塑料可以分为开孔（孔与孔是相通的）与闭孔（各个孔互不相通）泡沫塑料。泡沫制品有软质、硬质、半硬质泡沫；非泡沫制品包括涂料、胶粘剂、合成革、弹性体和弹性纤维(氨纶)等。软质聚氨酯泡沫塑料大多用于日用品中;半硬质制品主要用于车辆;硬质聚氨酯泡沫塑料作为一种新型优质隔热保温材料，在包装及建筑上得到了越来越广泛的应用2。123聚氨酯的合成聚氨酯可以是线形或体型；都是由多元醇和二异氰酸酯或多异氰酸酯在催化剂和其它助剂的作
40、用下形成的。异氰酸酯是制备聚氨酯的基础原料。通常有甲苯二异氰酸酯，二苯基甲烷二异氰酸酯，多亚甲基多苯基多异氰酸酯等，以及少量作特殊用途的其他脂肪族和芳香族的有机异氰酸酯。作为制备聚氨酯主要原料之一的多元醇,其品种、结构对聚氨酯产品的生产和性能有很大的影响,目前使用的主要是聚醚多元醇和聚酯多元醇。聚酯是二元酸和二元或多元醇的缩聚产物。多元醇一般为乙二醇，丙二醇，一缩乙二醇，乙三醇，三羟甲基丙烷，丙三醇，季戊四醇等。聚醚一般都是以多元醇，多元胺或其他含有活泼氢的有机化合物为起始剂与氧化烯烃开环聚合而成。另外还有发泡剂、表面活性剂、阻燃剂等助剂。此外生产设备、工艺控制对聚氨酯的性能也有重要影响。聚氨
41、酯在合成过程中伴有复杂的化学变化，影响聚氨酯结构性能的变化因素非常多。在聚氨酯的合成、成型全过程中，往往要经过预聚、交联等阶段，有时还要扩链。预聚，一般将稍过量的二异氰酸酯与聚醚二醇或聚酯二醇先反应，形成异氰酸端基预聚物。扩链，如果对聚氨酯预聚物的分子量有较高的要求，如弹性纤维和橡胶，还可以用二元醇、二元胺或肼进行扩链，后者主链中间形成脲基团。交联，聚氨酯用作弹性体时，需要交联。在加压加热条件下，分子链中的异氰酸酯特征基团与另一分子的异氰酸端基进行反应，产生交联。这些反应与参加反应的物质结构、官能度、分子量等均有关系。一般，聚氨酯弹性体合成的总反应可用下面的通式表示:13聚氨酯微孔弹性体131
42、聚氨酯微孔弹性体的分类聚氨酯(PU)微孔弹性体由聚酯或聚醚多元醇软段和二异氰酸酯、扩链剂构成的硬段所组成。软段提供PU 材料的弹性、韧性及低温性能,硬段提供材料的硬度、强度和模量性能。所以不同的多元醇软段,所合成的PU 弹性体的性能各异5。（1） 聚酯型微孔弹性体：它通常由大分子聚酯多元醇、多异氰酸酯及扩链剂(小分子多元醇或多元胺)反应制得。其大分子主链是由低聚物多元醇柔性链段构成软段，二异氰酸酯及扩链剂构成硬段，硬段和软段交替排列组成的，力学性能一般要好于聚醚型微孔弹性体, 原因是聚酯链段中含有的极性酯基团使得PU 分子链之间的作用力要强于聚醚链段。但存在成本高、低温性能差、易水解等缺点6。（2） 聚醚型微孔弹性体：由聚醚构成软段的聚氨酯弹性体具有独特的耐腐蚀、耐水解、抗挠曲和良好的粘结性, 在特种高分子材料方面具有重要的地位; 其结构中既含有羰基又含氨基, 可以和许多极性基团相互作用, 形成氢键等, 因此具有极其优良的吸附粘结力, 兼有柔韧性、耐磨性及较高的断裂强度, 因而被广泛地应用于木材、电子电器、汽车制造等领域7。虽然力学性能较聚酯型微孔弹性体差些, 但克服了聚酯型微孔弹性体的的不足, 如耐水解、抗霉变、优异的低温韧性、耐挠曲疲劳等。另外, 聚醚型PU 原液常温下为液体, 粘度低、操作方便、发泡范围宽
