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聚氨酯泡沫简介及其应用浅谈
论文作者:童鞋论文网  论文来源:www.txlunwenw.com  发布时间:2019/3/8 9:09:47  

摘要:聚氨酯泡沫材料具有优异的力学、保温、耐化学性等性能,使其成为应用广泛的保温材料,阻燃聚氨酯泡沫材料的制备技术是近年来备受关注的研究与开发热点。本文将对聚氨酯泡沫进行相关概述,并对其应用进行相关探讨。

关键词:聚氨酯泡沫 应用

1聚氨酯泡沫概述

聚氨基甲酸酯是由多元醇和多异氰酸酯在其他助剂的作用下反应制备得到,简称聚氨酯(英文名称Polyurethane,缩写PU),聚氨酯主要特征是在其主链上有重复的-NHCOO-基团。通过改变多元醇或者多异氰酸酯的种类及配比,聚氨酯的结构可以是线性结构或者体型结构,正是这些结构的不同,聚氨酯的性能也有差别。根据不同的性质,聚氨酯可以制备成液体和固体,软质和硬质可以用作涂料、粘合剂、塑料、纤维、橡胶等[1]。

硬质聚氨酯泡沫(英文名称Rigid Polyurethane foam,缩写RPUF)是聚氨酯材料中非常重要的一类,其在受到一定负荷作用下产生的形变较小,负荷撤离后形变不会恢复。硬质聚氨酯泡沫泡孔大多是以闭孔形式存在,当CFCs作为发泡剂使用时,其产生的气体被困在泡孔中,因此硬质聚氨酯泡沫具有非常低的导热系数、较低的密度,具有一定的力学性能和优异的隔声性能,加了不同添加剂的硬质聚氨酯泡沫,还可以具有优良的电学性能、耐水性能和阻燃性能。

聚氨酯的生产除了原料上的改变,在工艺技术方面也发生了改变。在聚氨酯泡沫生产的早期,使用的方法是先制备预聚体,再加入助剂,被称之为“二步法”,这种方法比较复杂。1958年,美国莫贝公司和联合碳化物公司发现了三亚乙基二胺,这种化合物对聚氨酯发泡有较高的催化活性,此外还借助有机硅可以改变表明活性的性质,开始了一步法制备聚氨酯泡沫的方法,这一工艺方法至今仍被广发使用。在后来的研究中发现,复合催化剂往往比单一催化剂更加有效,包括叔胺和有机锡类化合物。

2硬质聚氨酯泡沫的应用

聚氨酯可以制作成多种材料,其中最重要的聚氨酯应用属于聚氨酯泡沫,聚氨酯泡沫由于其内部结构的多孔性,具有密度低、强度高、保温性能优异的特点。聚氨酯泡沫塑料根据硬度的不同,可以分为软质、半硬质以及硬质聚氨酯泡沫三种材料,可以完全满足聚氨酯泡沫在各种情况下的使用需求。

聚氨酯泡沫相对于其他泡沫塑料还有制备工艺简单的特点,其他的泡沫塑料如聚乙烯,就需要将聚乙烯材料先制成颗粒状才能得到泡沫形态的聚乙烯,而聚氨酯泡沫可以直接加工成泡沫塑料,节省了很多工序和时间。在制备聚氨酯泡沫时,通过改变多元醇和异氰酸酯的化学结构、种类,可以制得各种性能和用途的材料,例如阻燃聚氨酯泡沫、高回弹性聚氨酯泡沫、耐高温聚氨酯泡沫等。聚氨酯泡沫这种多方面的性能,满足了工业生产中的各种需求,得到了非常广泛的应用,几乎在各个领域都能看到聚氨酯泡沫的应用,如在建筑、运输及国防等领域使用的十分广泛[2]。,逐渐成为生活及生产不可缺少的材料之一。自上世纪中期以来,聚氨酯泡沫就得到了非常迅速的发展,时至今日,在一些工业发达的国家,聚氨酯泡沫的产量可以达到第6、7位。

硬质聚氨酯泡沫最重要的用途是在建筑行业,目前,建筑行业的使用量已达到硬质聚氨酯泡沫总量的50%,并且每年还以10%的速率递增。由于聚氨酯泡沫极低的导热系数,其保温性能表现优异,可以减少大量能量损失。在西方国家,建筑行业硬质聚氨酯泡沫的使用量达到总量的50%以上,日本达到40%,而中国的使用量较低,与世界平均水平相比差距巨大[3]。目前我国超过95%的建筑为高耗能建筑,能耗比与同纬度西方国家相比,超过1-2倍。早在2010年,国家相关部门要求将公共建筑节能列入“十一五”节能减排目标,在“十一五”和“十二五”规划中,将新建筑节能减排目标需达到50%、65%以上,并完成建筑改造[4]。而聚氨酯泡沫优异的保温性能正好符合节能减排的目标,当其导热系数为0.025 W/(m2·K)时,其50年内就可节省6.55万 kWh[5]。

参考文献

[1] 朱吕民,刘益军.聚氨酯泡沫塑料(第三版)[M].化学工业出版社,2005,19(1):36-36.

[2] 韩秀山.我国聚氨酯发展概况[J].特种橡胶制品,2003,24(5):54-55.

[3] 任磊钦,王云峰.浅谈建筑用聚氨酯硬泡保温材料及其应用[J].科学技术创新,2011,(24):289-289.

[4] 翁汉元.聚氨酯工业发展状况和技术进展[J].化学推进剂与高分子材料,2008,6(1):1-7.

[5] 徐归德.应用于建筑工业的硬质聚氨酯泡沫塑料[J].化学推进剂与高分子材料,2004,2(5):1-4.

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