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(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)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(qiáng)的能量吸收及減震抗震等性能[1]，已被廣泛應(yīng)用于家居、按摩器材、鞋材等越來越多的領(lǐng)域[2]。

慢回彈泡沫塑料的原理主要是牽制效應(yīng)，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(rèn)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(zhuǎn)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(jìn)行反應(yīng)，討論了異氰酸酯指數(shù)、發(fā)泡劑用量、硅油用量等因素對慢回彈性能的影響。

1 實(shí)驗(yàn)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(dāng)量大約為1 800，是純環(huán)氧丙烷的聚合環(huán)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(dāng)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(fā)泡溫度24(±)2 ℃，靜置后加入異氰酸酯指數(shù)為80-95的異氰酸酯進(jìn)行發(fā)泡，得到慢回彈聚氨酯泡沫體。

2 結(jié)果及討論

2.1 TDI對聚氨酯泡沫體的影響

本實(shí)驗(yàn)分別取異氰酸酯指數(shù)為0.80、0.85、0.87、0.90、0.92、0.95進(jìn)行6組對比實(shí)驗(yàn)，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(shí)的組分及配比 %

表2 聚氨酯泡沫塑料性能表

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

2.2 發(fā)泡劑用量對聚氨酯泡沫體的影響

本實(shí)驗(yàn)中異氰酸酯指數(shù)取0.87。分別取發(fā)泡劑水的用量為1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5進(jìn)行6組對比實(shí)驗(yàn)，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(shí)的組分及配比

表4 聚氨酯泡沫塑料性能表

通過上述實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn),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?xí)黾印＿@是因?yàn)?，水未來得及產(chǎn)生大量的CO2氣體，凝膠反應(yīng)已經(jīng)開始，因此導(dǎo)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(shí)，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(shí)驗(yàn)取水量為2.0最為穩(wěn)定，且手感良好，泡孔形貌為圓形。

2.3 硅油對泡孔結(jié)構(gòu)的影響

本實(shí)驗(yàn)取硅油用量分別為0.5、0.75、1.0、1.25、1.5、1.75進(jìn)行6組對比實(shí)驗(yàn)，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(shí)的組分及配比

表6 聚氨酯泡沫塑料性能表

通過上述實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn),隨著泡沫穩(wěn)定劑B8002的增加，聚氨酯泡沫密度呈現(xiàn)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(xiàn)出先下降后上升的趨勢，而單位體系內(nèi)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(xiàn)象，但硅油也不是越多越好，因此本實(shí)驗(yàn)取硅油B8002用量為1.0。

3 結(jié)語

本文采用聚醚多元醇組合料與異氰酸酯進(jìn)行反應(yīng)，著重討論了異氰酸酯指數(shù)、發(fā)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(yōu)化比選，得到了相對性能較優(yōu)的慢回彈聚氨酯泡沫體。