原料选择与配比
多元醇
聚醚多元醇和聚酯多元醇是主要原料,其分子量和结构对泡沫性能影响显著。高活性聚醚多元醇反应活性高,可加速合成反应并提升泡沫性能。需根据需求精确调整多元醇的羟值和官能度,如高羟值多元醇可增硬泡沫,高官能度多元醇能提高材料交联密度和强度。
异氰酸酯
精确控制异氰酸酯指数是关键。以 TDI 为例,指数在 105 - 115 时,可提升泡沫硬度和回弹性。MDI 型聚氨酯软泡强度和耐热性更高,适合严苛应用领域。
水用量水作为发泡剂,其用量影响泡沫密度和硬度,通常为多元醇质量的 1% - 5%。增加水用量可降低泡沫密度,但可能使强度下降;减少水用量则可提高密度和强度。 助剂添加
催化剂
用于调节凝胶反应和发泡反应速率,需平衡两者速度。合理复配胺类催化剂和金属催化剂,如 TEDA 与 T - 9 的复配比例通常在 1:1 到 2:1 之间,可确保泡沫结构均匀、性能稳定。
表面活性剂
能稳定泡沫结构,防止塌陷,需根据泡沫结构要求选择合适类型和用量。高效的表面活性剂可优化泡孔尺寸,使泡孔直径控制在 0.5 - 1.5mm,泡孔均匀性超 90%。其他助剂 :添加开孔剂可促进气泡壁破裂,形成均匀连通孔隙,减少闭孔,提升透气性和吸音性。为提高耐热性,可添加取代马来酰亚胺类耐热剂、β 晶型成核剂等。此外,还可添加阻燃剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂等,以满足不同应用场景的需求。
反应条件控制
温度控制预混搅拌时,物料温度需控制在 25℃ - 35℃,防止提前反应。高速混合时,混合温度维持在 40℃ - 60℃,可通过冷却夹套或控制原料初始温度实现。混合温度过高会导致反应过快,可能引发泡沫开裂、烧芯等问题;过低则使反应不完全,影响成型和性能。 搅拌速度与时间
预混时,每种助剂添加后搅拌 3 - 5 分钟。高速混合时,将预混料与异氰酸酯按比例快速投入,以 2000 - 5000 转 / 分钟的速度搅拌 5 - 10 秒。对于粘度高的原料体系,适当提高搅拌速度和延长搅拌时间,确保原料充分混合均匀。
泡沫结构与性能平衡
平衡回弹性和硬度
回弹性与硬度存在矛盾关系,需通过调整助剂配方找到平衡点。回弹率目标值为 50% - 70%,硬度目标值为 20 - 40kPa,可通过调整发泡剂用量、催化剂类型来实现。
控制泡孔结构
泡孔结构直接影响物理性能,过大的泡孔会降低机械性能,过小的泡孔则会增加密度。通过表面活性剂的选用和配比来优化泡孔尺寸,使泡孔直径控制在合适范围内,同时提高泡孔均匀性。
原料质量与储存
原料质量控制
选择质量稳定的供应商,对每批原料进行检测,确保其纯度、配比等符合要求。原料质量波动,如多元醇的羟值、酸值、水分含量以及异氰酸酯的纯度等,都会影响发泡反应和泡沫质量。
原料储存
原料应储存在干燥、阴凉的环境中,避免与水分接触,防止受潮或变质。多元醇吸水、异氰酸酯与水分反应等都会影响发泡效果,增加闭孔率。