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聚氨酯泡沫的主要類型和特點

由于生產工藝的不同、配方組分可調性,聚氨酯可以制成許多不同品種的泡沫塑料??梢詫@種多樣性進行分類。
(1)硬泡、軟泡及半硬泡
按聚氨酯泡沫的軟硬程度,可分為軟質聚氨酯泡沫(簡稱聚氨酯軟泡)、硬質聚氨酯泡沫(聚氨酯硬泡)以及介于兩者之間的半硬質聚氨酯泡沫(聚氨酯半硬泡,國外也有稱作半軟泡)。
聚氨酯軟泡俗稱聚氨酯海綿、泡棉,這類泡沫塑料彈性好,主要應用于各種墊材、緩沖材料,如車船及家具沙發座椅的坐墊、靠墊及扶手、床墊、服裝襯墊等。
聚氨酯硬泡質硬。低密度硬泡多為脆性材料。大多數聚氨酯硬泡是閉孔結構,采用低熱導率發泡劑發泡,因而熱傳導率低,廣泛用于各種隔熱保溫領域。高密度硬泡韌性好,強度高。
半硬泡具有一定的開孔結構,其承載性能好,吸收振動性能好,多用于緩沖材料、汽車部件等。
(2)高密度及低密度泡沫塑料
聚氨酯泡沫包括軟泡、硬泡和半硬泡,根據用途的不同,有高密度和低密度之分,具體的將在有關小節介紹。
(3)聚酯型及聚醚型聚氨酯泡沫
按采用的低聚物多元醇原料種類不同,聚氨酯泡沫又可分為聚醚型及聚酯型。聚酯型聚氨酯泡沫強度高,但由于酯基不耐水解,泡沫的耐水解性能較差,并且聚酯多元醇成本偏高,也限制了其應用;聚醚多元醇品種豐富,成本相對較低,制品耐水解性能好,故在軟泡市場以聚醚型聚氨酯泡沫為主,占90%以上市場。聚酯型聚氨酯軟泡用于服裝襯墊等特殊應用場合。芳香族聚酯型聚氨酯硬泡韌性好,用于PIR結構板材。
(4)TDI型及MDI型泡沫
按異氰酸酯原料種類的不同,聚氨酯泡沫可分為TDI型、MDI型及TDI/MDI混合型。一般來說,聚氨酯硬泡的多異氰酸酯原料目前基本上已采用粗MDI(即PAPI),而對軟泡來說,這三種異氰酸酯類型的泡沫都存在,有的聚氨酯泡沫采用液化MDI或預聚體改性MDI制造。普通塊狀軟泡一般以TDI為原料,采用TDI為異氰酸酯原料的軟泡較為柔軟,密度??;而高回彈泡沫一般以TDI與PAPI(或改性MDI)的混合物為異氰酸酯原料,以獲得較快的固化和承載性能。近20年來,熟化快、生產周期短的全MDI型模塑高回彈軟泡被開發,已形成一定的市場。
(5)聚氨酯泡沫及聚異氰脲酸酯泡沫塑料
按發泡時的異氰酸酯指數,聚氨酯硬泡可分為聚氨酯(PU)泡沫塑料及聚異氰脲酸酯(PIR)泡沫塑料。一般聚氨酯硬泡發泡時的異氰酸酯指數在100左右。而當異氰酸酯大大過量,制得的PIR泡沫塑料的剛性、阻燃性比普通聚氨酯硬泡顯著提高。
(6)開孔及和閉孔泡沫塑料
聚氨酯泡沫可分閉孔型和開孔型兩類。 閉孔型泡沫塑料中的氣孔互相隔離,在水面有漂浮性。大多數聚氨酯硬泡具有閉孔型泡孔結構,這是因為硬質泡沫塑料的形狀對溫度的變化沒有明顯依賴性,可以制得尺寸穩定的閉孔泡沫塑料。而閉孔的聚氨酯軟泡會因溫度而改變形狀,冷卻后會收縮變形,尺寸不穩定。
開孔型泡沫塑料中的氣孔互相連通,在水中無漂浮性。大多數聚氨酯軟泡具有開孔結構,氣體可以通過泡沫體。高開孔率的泡沫可以用于過濾等用途。網狀泡沫塑料是經過特殊工藝制造的高開孔率軟質或半軟質泡沫塑料,用于過濾材料等。也有一類開孔型聚氨酯硬泡,可用于制造特殊的真空泡沫塑料隔熱板材等,生產量很少。
(7)聚氨酯泡沫的生產工藝
按聚氨酯泡沫的生產工藝,可分為一步法和預聚體法(兩步法)。目前基本上用一步法生產聚氨酯泡沫。在硬泡、半硬泡及高回彈模塑泡沫的生產中,為了使用方便,將多元醇及助劑預混合配成一個組分,多異氰酸酯作為另一個組分,經計量后混合、發泡。
聚氨酯泡沫可采用連續法和間歇法工藝生產。普通軟泡可采用連續法工藝生產,對泡沫塑料通過切割,得到塊狀泡沫(簡稱塊泡)。軟泡和硬泡都可制得塊狀泡沫,由于塊狀聚氨酯泡沫以軟質泡沫為主,如非特別指出,“塊泡”一般指塊狀軟泡。用于建筑材料、保溫板材的硬質聚氨酯泡沫層壓板,多采用連續法生產工藝。聚氨酯硬泡還可以通過噴涂成型工藝生產,可現場發泡。
模塑泡沫塑料一般采用間歇法生產,直接在模具中發泡制得所需形狀的泡沫塑料制件,需生產特殊幾何形狀的制品時多采用這種工藝。硬泡、半硬泡、軟泡都可以通過模塑的方法生產,比如高回彈泡沫、微孔聚氨酯鞋底、整皮軟泡及RIM制品等。根據是否需加熱熟化,模塑軟泡有冷模塑和熱模塑之分。有的間歇法工藝無需模具,直接澆注,如硬泡層壓板材、冰箱、冰柜、熱水器隔熱層等。軟泡和硬泡的箱式發泡在小型企業中仍有一定的應用。

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