聚氨酯泡沫

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介绍

聚合物通常是由二异氰酸酯或三异氰酸酯与一种多元醇反应而成的。此外，聚氨酯也是另一种合成树脂型清漆。此外，聚氨酯泡沫的应用非常广泛，例如每个家庭的洗漱间和厨房中使用的海绵，以及在制造工厂中广泛的应用。

关于聚氨酯泡沫的信息

异氰酸酯和多元醇这两种元素都可以用来构建聚氨酯，平均每个分子都含有两个或两个以上的功能团。

2002年，有人提出将PUFs用作化学中的被动采样器。在住宅物业中，PUFs可以用作保护免受紫外线（UV）、阳光、雨水和颗粒沉积的材料。可调节的柔性聚氨酯泡沫是由与聚氨酯弹性体相同的织物制成的。

图1：聚氨酯的化学结构——一种常用於制造绝缘材料和泡沫的塑料。

生产聚氨酯的原材料

聚氨酯泡沫的构建过程使用了不同的原材料。聚氨酯泡沫的制造过程需要利用不同的工艺，并正确地利用这些元素。

以下是工业基础上可以做出有用应用的有用原材料

异氰酸酯

异氰酸酯是广泛使用的材料，可以用芳香族二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯（MDI）和甲苯二异氰酸酯（TDI）来构建聚氨酯。与异氰酸酯相比，MDI 和 TDI 更加便宜，而且反应性更强。

此外，MDI 和 TDI 都是异构体的简单混合物。通过与聚合物的反应，异构体的混合物可以使MDI 和 TDI 的工业级工作流程变得简单。它们的挥发性较低，并且降低了凝固点，以便于处理，从而改善所得聚合物的特性。

多元醇

多元醇主要是聚酯多元醇或聚醚多元醇，它们可以通过与活性氢化合物和环氧化物反应形成。此外，根据最终用途，这些化合物可以被归类为不同的因素。重量较大的聚合物用于制造柔性聚氨酯泡沫，而重量较轻的聚合物可以制造刚性产品。

交联剂和链延长剂

链延长剂（f=2）和交联剂（f>=3）是胺封端和羟基化合物，它们在弹性体的聚合物形态中起着重要作用，此外还有一些物质，如特定的微孔、表皮泡沫、聚氨酯纤维和粘合剂。

催化剂

聚氨酯催化剂可以分为两大类，如酸胺和碱胺。此外，还有不同的叔胺催化剂，它们通过增强组分的亲核性来发挥作用。在不同结构中使用催化剂可以加速聚氨酯的形成。

表面活性剂

化合物被用于改变非泡沫和泡沫聚氨酯聚合物的特性。表面活性剂的应用有助于调节细胞大小并稳定细胞结构，以防止地下空隙塌陷。

聚氨酯的性能

聚氨酯的性能可以分为化学性能和物理性能，如下所示

物理性能

$\mathrm{C_{27}H_{36}N_2O_{10}}$	聚氨酯泡沫
密度	3 至 50 磅
摩尔质量	548.589 g/mol
熔点	330K
沸点	210K

表1：聚氨酯泡沫的物理性能

• 回弹性：在聚醚和聚酯泡沫的化合物中，具有较高的抗拉强度，因此可以被破坏。因此，它可以被认为是耐磨的。

• 耐溶剂性：这些泡沫对溶剂具有较强的抵抗力，聚酯泡沫对干洗剂等溶剂的抵抗力更强。

• 变色和泛黄：当聚氨酯泡沫暴露在紫外线下时，它们会变色。此外，根据辐射强度，会形成一定的泛黄程度。

化学性质

基于氧化，聚氨酯泡沫可以构建不同的元素，如叠氮酸、$\mathrm{CO_2}$和$\mathrm{H_2O}$。

化学反应为

$\mathrm{6C_{27}H_{36}N_2O_{10} + 185O_2\:\rightarrow\:162CO_2 + 106H_2O + 4HN_3}$

聚氨酯泡沫的应用

图3：使用聚氨酯泡沫在安装窗户时填充缝隙。

以下是聚氨酯泡沫的应用

• 在柔性材料的生产中

• 聚氨酯泡沫可用于制作家用海绵

• 用于绝缘板的硬质泡沫

• 汽车中使用的橡胶衬套悬架可以通过应用聚氨酯泡沫来实现

• 汽车上耐用的车轮。

安全措施

聚氨酯聚合物与化学惰性物质具有高度反应性，需要遵循职业安全与健康管理局 (OSHA) 的规定，以避免反应带来的危险。聚氨酯是一种易燃材料，可以用阻燃产品处理。在火灾分解过程中，材料会释放大量氰化氢、异氰酸酯和其他有毒产品。

结论

聚氨酯泡沫含有两种不同的单体，它们会依次聚合。在化学中，这些类型的单体被称为交替共聚物。在聚合过程中，一些其他材料会提供支持以改变聚合物的性能。PUFs 由于其对有机污染物的高保留能力，已在大规模活性高容量空气采样器中得到应用。

 (常见问题)

Q1. 聚氨酯是如何生产的？

A1. 聚氨酯的生产方法是将两种不同的液体流混合在一起。在不同的情况下，混合两种以上液体流（如表面活性剂和催化剂）的过程可以制造聚氨酯。

Q2. 聚氨酯是有毒材料吗？

A2. 聚氨酯在正常情况下表现为无毒材料，并且在化学上是惰性的。它需要远离火源存放，在分解过程中，它会释放出多种有害气体而变得有毒。

Q3. 聚氨酯泡沫最常见的用途是什么？

A3. 聚氨酯泡沫的主要用途出现在家用和汽车产品中，因为它们具有柔韧性。