聚氨酯泡沫的特點在于有多變的聚合物結(jié)構(gòu)，可滿足大范圍的應(yīng)用需要。這種結(jié)構(gòu)上的不同不僅是由于用作原料的異氰酸酯和多元醇不同引起的，也與這些原料進行的不同反應(yīng)有關(guān)。這些反應(yīng)深受所用催化劑的類型和用量的影響。
異氰酸酯與多元醇的反應(yīng)，被稱作膠凝反應(yīng)，最終生成氨基甲酸酯。異氰酸酯和水的反應(yīng)，被稱作發(fā)泡反應(yīng)，最終生成豚。當氨基甲酸酯和晚進一步與異氰酸酯反應(yīng)時，可能會發(fā)生交聯(lián)作用，可分別生成眠基甲酸酯和縮二眼。異氰酸酯可以幾種不同的方式自縮合，成為三聚物、二聚和碳化二亞胺。
催化劑的選擇影響著整個發(fā)泡體系的反應(yīng)活性及對上面所敘述的一些個別反應(yīng)的選擇性。發(fā)泡體系的反應(yīng)活性通過系統(tǒng)的活化時間、固化過程、脫模或固化時間來表述。反應(yīng)選擇性的變化作為催化劑選擇變化的函數(shù)，影響所發(fā)生的反應(yīng)的平衡、形成的聚合物鏈的類型和次序及發(fā)泡系統(tǒng)的流動性，由此，影響到最終泡沫的加工和物理性能。
聚氨酯發(fā)泡最常用的催化劑是叔胺、季胺、胺鹽和金屬核酸鹽(通常為SnⅡ、SnIV或K+)。叔胺用于促進膠凝。發(fā)泡和交聯(lián)反應(yīng)。肢鹽和熱敏胺類，如重氮二環(huán)十一碳烷，用于提供延遲作用。金屬造酸鹽強烈地影響膠凝反應(yīng)。亞錫化合物(SnⅡ)成本低，但是易水解，不穩(wěn)定。其典型用途是用于能夠計量單獨的物流的場合，例如軟質(zhì)塊料。錫化合物(SnⅣ)不易水解，并可被摻入系統(tǒng)，例如軟質(zhì)模壓和硬質(zhì)發(fā)泡。例如季胺、核酸鉀、三(二甲胺基甲基)苯酚和2，4，6一三[3-(二甲胺基)正丙基]六氫化均三障等一類特定的化合物對三聚作用具有很強的選擇性。
軟質(zhì)塊料泡沫
軟質(zhì)塊狀聚醚多元醇基泡沫是典型的和有機錫催化劑一起使用的叔胺催化反應(yīng)產(chǎn)物。膠催化劑可以是諸如三乙撐二胺和雙(二甲氨基乙基) 醚的純化合物的稀釋物，或是性能優(yōu)化的摻混物。用于軟質(zhì)塊料發(fā)泡的典型錫催化劑是純的或稀釋的辛酸亞錫。稀釋產(chǎn)品(包括胺和錫)是為了解決原料處理、計量精確度和泵送粘度限制等問題。性能優(yōu)良的摻混物用于專門的發(fā)泡設(shè)備上可改進加工，配方范圍寬，并使泡沫的物理性能的差異變化小。
軟質(zhì)塊狀體系的反應(yīng)特性要求發(fā)泡和膠凝反應(yīng)精確平衡。在獲得足夠的聚合物粘度/強度之前，系統(tǒng)過早地發(fā)泡可導致粗泡、裂縫或癟泡。過早膠凝可導致流動性低、密度高、閉孔及發(fā)泡體系的收縮。
專門的聚氨酯發(fā)泡系統(tǒng)所需要的反應(yīng)特性受所用發(fā)泡設(shè)備的型號的影響。例如，槽式機要求聚氨酯體系可延遲乳白化時間，以調(diào)節(jié)泡沫在到達輸送帶之前在槽里的停留時間。
高回彈(HR)泡沫由被環(huán)氧乙烷封端的聚醇制成，它比傳統(tǒng)的軟質(zhì)泡沫所用的聚醇反應(yīng)活性高。因此，常用不同類型和不同含量的錫催化劑。特別是二月桂酸二丁錫酯，而不用辛酸亞錫。用三乙撐二胺和雙(二甲氨基乙基)醚和胺稀釋物作助催化劑。
在軟質(zhì)塊狀聚酯型泡沫的生產(chǎn)中，所用的多元醇活性很高。因此，經(jīng)常用象N-乙基嗎啉和N-月桂基嗎啉等中等活性的胺催化劑。也可使用錫助催化劑。
最近，用二氯甲烷或1，1，1-三氯乙烷等氯化溶劑替代CFCS的發(fā)展趨勢已出現(xiàn)了一些技術(shù)上的挑戰(zhàn)。不同沸點和蒸發(fā)性能引起發(fā)泡曲線的變化。另外，在泡沫中殘留的氯化溶劑使泡沫溶融鼓起，導致泡沫物理性能的降低。在考慮到上述這些問題之后，已開發(fā)出各種產(chǎn)品。
軟質(zhì)模制泡沫
軟質(zhì)模發(fā)泡需要與軟質(zhì)塊狀發(fā)泡相同的精確的發(fā)泡/膠凝平衡。在脫模中，流動性、穩(wěn)定性和固化是進一步的要求。三乙撐二肢和雙(二甲氨基乙基)醚和少量的二月桂酸二丁錫酯混合在一起是軟質(zhì)模發(fā)泡系統(tǒng)中最常用的催化劑系統(tǒng)。經(jīng)常用典型的竣酸保護的肢類延遲性催化劑，使正在固化的泡沫具有足夠的流動性通過形狀復雜的模具。
對于軟質(zhì)塊狀發(fā)泡性能優(yōu)良的催化劑混合物亦經(jīng)常用于軟質(zhì)模塑中。將這些混合物設(shè)計為與系統(tǒng)反應(yīng)活性、加工條件和固化要求相適應(yīng)。
最近，汽車零件生產(chǎn)的焦點是生產(chǎn)環(huán)境和最終產(chǎn)品零件的氣味問題，新開發(fā)出的產(chǎn)品已可生產(chǎn)低于工業(yè)標準的低揮發(fā)氣體濃度的制品。
硬質(zhì)泡沫
硬質(zhì)泡沫寬廣的用途(包括器具。層壓和噴涂泡沫、原位澆注、包裝泡沫等)和化學組成(聚氨酯和聚異氰脲酸酯)。
聚氨酯硬質(zhì)泡沫由二甲基環(huán)己胺、二甲基乙醇胺、三乙撐二胺、五甲基二乙撐三胺和五甲基二丙撐三胺等催化而成。這些催化劑可單獨使用或摻混使用。
聚異氰脲酸酯硬質(zhì)泡沫常用三聚催化劑的混合物制取，例如用辛酸鉀、乙酸鉀或含有三(二甲氨鉀基)苯酚的一種三聚胺催化劑作催化劑。
近期的發(fā)展趨勢是在硬質(zhì)泡沫中廢除使用CFC，因此人們逐漸將注意力集中在使用HCFC上。在發(fā)泡工藝中，HCFC-141b分解可導致大量生成HCFC-1131a，而HCFC-113la的毒性現(xiàn)在還不為人所知。已發(fā)現(xiàn)，使用季按催化劑比用辛酸鉀三聚催化劑能更有效地減少 HCFC-1131a的含量。 |
