1000個聚氨酯小知識—聚氨酯泡沫的形成過程
聚氨酯泡沫的形成需經(jīng)歷發(fā)泡過程和熟化過程兩個階段。
從A、B料混合到泡沫體積膨脹停止,這個過程可稱為發(fā)泡過程。發(fā)泡過程中,體系放出大量的反應(yīng)熱(1mol活潑氫和1mol異氰酸酯根反應(yīng)可放熱約109kJ),反應(yīng)熱使發(fā)泡劑汽化進(jìn)入泡沫體的每個泡孔,驅(qū)使泡孔體積不斷膨脹。這時每個泡孔都受到兩個力的作用:大氣壓力(即外壓)和發(fā)泡劑膨脹產(chǎn)生的壓力(即內(nèi)壓)。當(dāng)內(nèi)壓大于外壓時,發(fā)泡體系的體積就不斷膨脹;當(dāng)泡孔內(nèi)外壓力相等時,泡沫體不再膨脹,即達(dá)到所謂的“升脹時間”。
泡沫停止膨脹后,體系內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)并未完全結(jié)束,而是在進(jìn)行著速度較慢的交鏈反應(yīng),直至泡沫體達(dá)到最終強(qiáng)度。這個過程稱為泡沫體的熟化過程。泡沫體積膨脹停止標(biāo)志著發(fā)泡過程的結(jié)束,熟化過程的開始。在熟化過程中,泡沫體不再放出大量的反應(yīng)熱,溫度慢慢降低(最終會降至環(huán)境溫度)。這時泡孔內(nèi)壓力亦降低,產(chǎn)生內(nèi)外壓差。壓差對泡沫體的形式產(chǎn)生一定的影響:若泡孔壁的強(qiáng)度足以支撐壓差,則泡沫體不會發(fā)生明顯的變形;若泡孔壁強(qiáng)度較弱,則泡沫體在壓差作用下發(fā)生收縮。通常稱之為“成型收縮率”,一般在1%以下,嚴(yán)重時可達(dá)5%,甚至更大。
從理論上講,讓泡沫體生長停止后泡孔結(jié)構(gòu)立即達(dá)到穩(wěn)定是解決泡沫收縮的最佳辦法。而事實上,這對于目前聚氨酯行業(yè)來說是不可能實現(xiàn)的,即成型收縮率不會為零,但通過調(diào)整發(fā)泡料的生產(chǎn)配方再輔以科學(xué)的發(fā)泡工藝則完全可以將成型收縮率控制在1%以內(nèi)。
目前,有人在發(fā)泡料中加入開孔劑,形成保溫效果很差的開孔泡沫。此法雖然消除了泡沫熟化過程中的壓差,從而降低泡沫成型收縮率,但泡沫的保溫性能大大降低,冬天存在水箱上凍的可能性。