高回彈聚氨酯泡沫塑料缺陷解決方案

冷熟化高回彈聚氨酯泡沫塑料是一種優(yōu)良的座墊材料，它具有回彈性好、阻燃性好、成本低等優(yōu)點。但在高回彈泡沫的實際生產(chǎn)過程中，經(jīng)常遇到泡沫收縮、泡沫中空塌泡、有殘余氣味、表面不好有氣孔、濕熱老化性能差等一系列缺陷。筆者在近年的工作中針對生產(chǎn)中出現(xiàn)的實際問題，進(jìn)行了一些探索。

1 泡沫收縮

在實際生產(chǎn)中，常出現(xiàn)且較難解決的問題就是泡沫收縮。造成收縮現(xiàn)象的主要有工裝模具及原材料兩方面的原因，且這兩者是相輔相成的。

1.1 工裝模具方面 在模具密封不好的情況下，容易引起漏料，使泡沫體達(dá)不到設(shè)計的密度，導(dǎo)致泡沫收縮。在收縮的同時，在相應(yīng)的合模線附近泡沫制品會產(chǎn)生硬邊現(xiàn)象。可以通過提高模具口的密封性，或適當(dāng)提高模具鎖模力來解決。

1.2 原材料方面

如果發(fā)泡過程中氣泡膜壁彈性較大，在氣體大量發(fā)生造成體積膨脹時，泡孔也同時脹開而不破裂，則所得氣泡大部分為閉孔，即閉孔率偏高，則當(dāng)泡沫體冷卻時，氣泡內(nèi)氣體壓力下降，導(dǎo)致泡沫收縮變形。產(chǎn)生這種閉孔現(xiàn)象，筆者認(rèn)為主要有4種解決辦法。

(1)可通過調(diào)節(jié)催化劑用量以控制泡沫孔徑和開孔率。通常胺催化劑主要催化異氰酸酯與水的反應(yīng)(即發(fā)泡反應(yīng))，三亞乙基二胺或有機(jī)錫催化劑主要用于催化異氰酸酯與多元醇的反應(yīng)(即凝膠反應(yīng))。如果促進(jìn)凝膠的催化劑過量，則泡沫過早凝膠，泡孔壁膜韌性好，不易破裂，形成閉孔。要想控制泡沫孔徑和開孔率，可適當(dāng)降低凝膠催化劑的用量，以降低分子鏈增長速度，使發(fā)氣高峰時氣泡膜壁彈性降低，減少閉孔率。

(2)閉孔的形成也與聚醚多元醇的聚合度及支化度有關(guān)，這是由于在NCO/OH反應(yīng)中，官能度高的聚醚形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)較快，即形成的泡孔膜壁彈性較大，增加閉孔率。可降低聚醚的平均官能度來減少泡沫閉孔率。

(3)泡沫穩(wěn)定劑的用量偏高，會導(dǎo)致泡孔過于穩(wěn)定，不開孔，造成收縮。因此生產(chǎn)中泡沫穩(wěn)定劑的用量要適當(dāng)。

(4)當(dāng)異氰酸酯指數(shù)偏高時，可能造成泡沫閉孔現(xiàn)象加重，造成收縮。生產(chǎn)時異氰酸酯指數(shù)要控制。

2 泡沫內(nèi)部局部中空、塌泡

在高回彈聚氨酯泡沫塑料生產(chǎn)過程中產(chǎn)生泡沫內(nèi)部局部中空、塌泡現(xiàn)象，主要有兩在類原因。

2.1 凝膠與發(fā)泡反應(yīng)速率不平衡

發(fā)泡中，在大量氣體產(chǎn)生的終階段，氣泡膜壁的粘度較大，但彈性較差，這樣，在氣泡中氣體不斷增加的情況下，無法承受膜壁的拉伸，從而造成氣泡破裂而使氣體逸出，即開孔。如果在氣體大量發(fā)生時，泡沫膜壁破裂，泡孔的經(jīng)絡(luò)和骨架沒有足夠的強(qiáng)度去阻止這種破裂，破裂將進(jìn)一步蔓延，這樣就會使整個泡沫塌泡;如果破裂蔓延到一小部分即行停止，則也將造成泡沫局部中空或開裂。這種情況，如果增加原料中凝膠催化劑或降低發(fā)泡催化劑用量，改善凝膠與發(fā)泡反應(yīng)的平衡，就可以在氣體大量發(fā)生時，增加氣泡膜壁強(qiáng)度，適當(dāng)降低氣體發(fā)生量，從而減少或改善泡沫發(fā)生中空或塌泡現(xiàn)象。此種現(xiàn)象與閉孔收縮現(xiàn)象正好相反，當(dāng)發(fā)泡催化劑不變、凝膠催化劑用量偏低時，容易造成過度開孔而塌泡。

2.2 泡沫穩(wěn)定劑用量偏低

有機(jī)硅泡沫穩(wěn)定劑是聚氨酯發(fā)泡工藝過程中必不可少的原料之一，它在泡沫體系中能降低各原料成分的表面張力，穩(wěn)定發(fā)泡過程，使泡孔細(xì)而均勻。當(dāng)體系處于低粘度階段時，它使氣孔壁膜能生長到適合開孔的厚度，為后開孔創(chuàng)造條件。如果泡沫穩(wěn)定劑用量偏低，則泡沫氣孔穩(wěn)定性差，過早開孔，造成塌泡或局部中空。

適當(dāng)?shù)呐菽€(wěn)定劑可以協(xié)調(diào)開孔的時間段，泡孔的開孔是高回彈泡沫發(fā)泡工藝中的一個主要過程，否則會閉孔收縮。但開孔必須在發(fā)泡反應(yīng)與凝膠反應(yīng)基本完成并達(dá)到平衡時出現(xiàn)，即在泡沫升至高點且泡沫強(qiáng)度能支撐自身重量之時，否則便會使泡沫塌泡或中空。

3 泡沫有殘余氣味

泡沫中的殘余氣味可能來源于三個方面。

(1)當(dāng)異氰酸酯過量時，形成的泡沫中會有殘余的二異氰酸酯，產(chǎn)生刺激性氣味。

(2)如果原料配方中所選的聚醚中揮發(fā)物多，發(fā)泡后可能有“聚醚味”。

(3)泡沫中殘留的胺類催化劑引起的胺臭味較大。解決這種氣味可以通過兩方面途徑。其一，是泡沫可以經(jīng)過一段時間的高溫存放，使泡沫中的殘余催化劑揮發(fā)，但實際操作起來較困難。其二，加入可以參與泡沫體系的化學(xué)反應(yīng)的胺催化劑，可減輕常規(guī)胺類催化劑所引起的胺味，但同時泡沫成本要相應(yīng)提高。

4 泡沫制品表面有氣孔

泡沫制品表面有氣孔，或內(nèi)部有暗洞，這些現(xiàn)象主要可能有以下5種原因。

(1)模具表面光潔度不夠，影響物料體系的流動性，使得泡沫表面粗糙、有氣孔。這主要要靠提高模具表面光潔度，操作細(xì)心，使用較好的脫模劑來解決。

(2)若物料體系粘度過高，流動性差，會造成泡沫制品表面殘存氣泡。這主要靠降低組合聚醚的粘度來解決。實際工作中比較合適的粘度為1500-1800mPa·s。

(3)如果發(fā)泡過程中凝膠速度偏快，時間過短，則物料體系粘度迅速增大，流動性變差，可造成表面有氣孔。凝膠時間一般控制在55-65s。但凝膠時間也不宜過長。否則，如果模具的密封性達(dá)不到要求，會造成原料浪費。