聚氨酯（PU）是聚氨基甲酸酯的簡(jiǎn)稱(chēng)。凡是在高分子主鏈上含有許多重復(fù)的-NHCOO-基團(tuán)的高分子化合物都統(tǒng)稱(chēng)為聚氨基甲酸酯。

一、聚氨酯泡沫

聚氨酯泡沫（PUF）是由異氰酸酯與多元醇反應(yīng)生成重復(fù)單元為氨基甲酸酯的聚合物，在發(fā)泡劑作用下形成的塑料泡沫材料。因其產(chǎn)量大、工藝成熟，在冷藏、裝潢、建筑、包裝、汽車(chē)等行業(yè)應(yīng)用廣泛。

1、聚氨酯泡沫塑料的成泡原理

從膠體化學(xué)角度來(lái)看，聚氨酯的成泡原理包括泡沫的形成、增長(zhǎng)與穩(wěn)定三個(gè)方面。

（1）泡沫的形成

在高速攪拌作用下，物料迅速混合均勻。異氰酸酯與水反應(yīng)生成CO2氣體，物理發(fā)泡劑受熱汽化，從而使物料中的氣體濃度增大，達(dá)到飽和狀態(tài)；隨后氣體由液相逸出而形成微細(xì)氣泡-核化過(guò)程。產(chǎn)生的氣泡留在溶液中，使物料變白，其終點(diǎn)是不再產(chǎn)生新氣泡。

（2）泡沫的增長(zhǎng)

泡沫形成后，物料中仍有新氣體不斷產(chǎn)生，它由液相滲透到已形成的氣泡中，使泡孔膨脹，某些氣泡合并，并導(dǎo)致泡孔擴(kuò)大。此時(shí)氣泡內(nèi)壓增高，黏稠液層變薄。在無(wú)新氣體滲入時(shí)，泡沫便停止增長(zhǎng)。

（3）泡沫的穩(wěn)定

在泡沫增長(zhǎng)階段，氣泡壁層變薄，可能造成泡沫的不穩(wěn)定。在氣泡內(nèi)氣體不斷增多與內(nèi)壓逐漸增高時(shí)，若泡壁強(qiáng)度不高，氣體將沖破壁模，導(dǎo)致泡沫坍塌。使用適量的表面活性劑（硅油），降低氣泡表面張力，有利于形成微細(xì)氣泡，減弱氣體擴(kuò)散作用，提高泡壁強(qiáng)度（彈性）亦能促進(jìn)泡沫的平穩(wěn)增長(zhǎng)。

聚氨酯泡沫塑料最大的特點(diǎn)是制品的適應(yīng)性強(qiáng)，其性能可在很大的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。如改變?cè)系幕瘜W(xué)組成與結(jié)構(gòu)、各種組份的配比、添加各種助劑、合成條件及工藝方法等，可制得不同軟硬度、耐化學(xué)性、耐溫性、耐焰性好及機(jī)械強(qiáng)度高的各種泡沫塑料。

2、聚氨酯泡沫塑料的分類(lèi)

泡沫塑料是聚氨酯合成材料的主要品種之一，它的主要特征是多孔性，因而相對(duì)密度小，比強(qiáng)度高。主要分類(lèi)如下：

3、制造工藝流程

PUF的生產(chǎn)過(guò)程主要分為一步法和兩步法。

但是無(wú)論是哪種生產(chǎn)工藝，其過(guò)程中都包括了以下兩種主反應(yīng)：凝膠反應(yīng)和發(fā)泡反應(yīng)。

聚氨酯主要反應(yīng)(1)凝膠反應(yīng)；(2)發(fā)泡反應(yīng)

4、應(yīng)用領(lǐng)域

聚氨酯泡沫塑料應(yīng)用范圍十分廣泛，特別是在家具、運(yùn)輸、冷藏、建筑、絕熱等領(lǐng)域，已成為不可缺少的材料之一，成為塑料中應(yīng)用范圍最廣的品種之一。

5、產(chǎn)品實(shí)例

（1）聚氨酯硬泡

廣泛應(yīng)用于冰箱、冷庫(kù)、熱力管道、罐體、建筑等領(lǐng)域的噴涂，隔熱保溫。

（2）包裝泡沫組合料

主要用于各種精密儀器、設(shè)備、易碎品、工藝品的包裝。

二、水性聚氨酯

水性聚氨酯(WPU)是以水代替有機(jī)溶劑作為分散介質(zhì)的新型聚氨酯體系，也稱(chēng)水分散聚氨酯、水系聚氨酯或水基聚氨酯。水性聚氨酯以水為溶劑，無(wú)污染、安全可靠、機(jī)械性能優(yōu)良、相容性好、易于改性等優(yōu)點(diǎn)。

1、水性化方法

水性聚氨酯區(qū)別于溶劑型聚氨酯的關(guān)鍵在于其以水為分散介質(zhì)，因此，要制得水性聚氨酯關(guān)鍵是要將聚氨酯水性化，聚氨酯水性化方法主要有以下幾種：

外乳化法將適當(dāng)分子質(zhì)量聚氨酯預(yù)聚物緩慢加入到含乳化劑的水中，形成粗粒乳液，再送入乳化器形成粒徑適當(dāng)?shù)娜橐骸＿@種乳化方法關(guān)鍵是乳化劑的選擇，此法對(duì)乳化設(shè)備的要求很高，它隨著預(yù)聚體黏度的降低而分散程度提高。多數(shù)情況下可在水中進(jìn)行擴(kuò)鏈(常用二胺)，此時(shí)建議冷卻到5 ℃左右，然后在均化器中使之分散成乳液；當(dāng)然，通常乳化溫度也是乳化效果的重要影響因素。

外乳化法工藝簡(jiǎn)單，但卻存在以下缺點(diǎn)：

(1) 在分散階段需要強(qiáng)力攪拌設(shè)備，攪拌情況對(duì)分散液性能影響很大；

(2) 制得的分散液粒徑較大，一般大于 1.0μm，且粒徑分布寬，貯存穩(wěn)定性差；

(3) 乳化劑的存在影響成膜后膠膜的耐水性、強(qiáng)韌性和粘接性等力學(xué)和其他使用性能。

國(guó)內(nèi)水性聚氨酯乳液的制備多采用聚合物自乳化法，即在聚合物分子側(cè)鏈上引入適量的親水性基團(tuán)，在一定條件下分散形成穩(wěn)定乳液。

2、水性聚氨酯分類(lèi)

水性聚氨酯有許多類(lèi)別，一般有以下幾種分類(lèi)方法。

3、水性聚氨酯皮革填充劑

水性聚氨酯皮革填充劑，一種性能良好的水性聚氨酯皮革填充用樹(shù)脂，由水性聚氨酯組成。具有無(wú)毒、粘度低、粘接強(qiáng)度大、耐水等特點(diǎn)。成膜手感柔軟，光亮度好，耐溶劑、耐干濕擦、耐水洗。用于高檔紡織品的涂料印花、染色及皮革涂飾中。該產(chǎn)品的水乳型的特征使其在生產(chǎn)過(guò)程中不產(chǎn)生有毒、有害物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)安全清潔生產(chǎn)。廣泛應(yīng)用涂料染色、印花，各種皮革的底涂等。

4、耐黃變水性聚氨酯膠粘劑劑

可對(duì)皮革、帆布、橡膠等材質(zhì)進(jìn)行粘接。該水性聚氨酯是一種性能極好的水性聚氨酯膠粘劑，具有耐黃變、無(wú)毒、活化溫度低、初粘強(qiáng)度大、耐水等特點(diǎn)。使用時(shí)易涂飾，水分揮發(fā)后在45℃以上即可實(shí)現(xiàn)粘接，且粘接強(qiáng)度高。

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