软质泡沫的制备方法

聚氨酯泡沫目前有三个基本制备方法：一次成型法，半预聚体法和预聚体法。下面我们依次简单说明三种方法。

一、一次成型法

在一次成型法中，就是所有成分：多元醇，异氰酸酯，表面活性剂，水或挥发性溶剂，和催化剂一次混合、浇注、反应成型，如图7.4所示。由于聚氨酯发泡反应非常迅速，所有原料之间的粘度和其他物理关系的处理较复杂，所以要求在混合原料时尽量减少组分数。这也是发展半预聚体法的原因。

图7.4：一次成型法的典型工序图

有毒有刺激性的二异氰酸酯直接与组合料反应较为强烈。另外，一次反应成型会放出大量的热，在许多情况下，所生产出的制品很可能会出现烧芯现象。特别是在生产大块泡沫制品时。

传统的一次成型工艺被广泛用于制作小件圆形软泡。过去一次成型法的首要缺点是制作泡沫的设备昂贵以及泡沫的尺寸稳定性。由于一次成型工艺是最便宜的工艺，因此几乎所有聚氨酯制品都可采用一次成型工艺。一次成型工艺起先开发是由于三乙烯二胺催化剂的发现，随后二烃基锡催化剂的相继发现更促进了一次成型工艺的发展，随着烃基锡催化剂的发展，对一次成型工艺的发展是非常有利的。

试验表明，通过一次成型法制备的泡沫可以等同甚至优于预聚体法制得的泡沫，反应时间大概为30分钟到4小时。尤其是关于密度、抗拉强度、伸长率、载荷压痕，恒变形，压缩强度，压缩载荷-挠度（CLD）。

一次成型法聚氨酯软泡的典型配方如下：

所有原料被分成四组分泵入泡沫混合头中，具体如下：

1.聚醚三醇

2.80/20TDI

3.辛酸亚锡和N-甲基吗啉

4.四甲基丁二胺、有机硅表面活性剂和水

目前，几乎所有的大批量生产的聚氨酯软质泡沫都使用一次成型法。基本不用预聚体和半预聚体法，只有确保有机锡催化剂的水解稳定性才能发展发展这两种方法。为便于计量，不反应组分会预混合以降低使用数量。该方法是最便宜的方法，并且可以用一定数量的原料做成多用途和良好性能的密度超低的泡沫体。缺点是操作条件要求比较严格，发泡计量要求更加精确，异氰酸酯的危险性更高。

一、半预聚体法

半预聚体法就是用部分多元醇和全部的异氰酸酯预反应。所得的产品是链端都为NCO基团的一种预聚物；然而，半预聚体中仍含有较高含量的游离NCO。最后加入水、催化剂、表面活性剂和剩余的多元醇制备泡沫材料。图7.5是半预聚体法示意图。

图7.5半预聚体法的典型工序图

半预聚体法比较适合于常态下为固体的异氰酸酯，或着为了更好的产品性能或更优异的工艺。一些单独使用比较困难的多元醇或多元胺等扩链剂也常常会提前混入半预聚体中。在许多应用中，高游离NCO封端的产品一般被当做常规的异氰酸酯处理。

一、预聚体法

预聚体法的发泡工艺，主要用于软质泡沫，羟基化合物与过量的异氰酸酯反应（NCO/OH比例在2:1左右）形成一个端异氰酸酯预聚物。化学反应如下所示形成一个三官能树脂。

图7.6预聚体法泡沫的典型工序图