聚氨酯仿木材料的原料体系及其原料对性能的影响分析

仿木材料是一种中高密度聚氨酯硬泡的高分子材料分析,这种聚氨酯结构硬泡和普通聚氨酯硬泡一样,是双组分原料体系.其中组合聚醚组分(白料)同样是以多官能度,高羟值的聚醚多元醇为主,并配有催化剂,发泡剂,匀泡剂,阻燃剂等助剂,异氰酸酯组分一般是粗MDI即PAPIA(多亚甲基多苯基多异氰酸酯)或者含有改性MDI的粗MDI,官能度以2.5左右较为适宜.

1、聚醚多元醇
合聚醚预混料中，聚醚多元醇是主原料之一，它不仅影响组合聚醚的粘度等参数和发泡工艺，而且影响制品的物理性能，通常，在一定范围内，聚醚多元醇的平均官能度越高，所制得的聚合物交联度越大，制品的机械性能和耐热性能越高。但高官能度聚醚多元醇粘度大，组合聚醚粘度大，发泡料流动性等工艺性能差，可能引起注模不均匀和制件缺陷。因此在仿木硬泡原料体系，一般在高官能度聚醚多元醇中掺入部分低粘度的低官能度聚醚多元（如聚醚二醇或聚醚三醇），它们的比例调整在一定的范围，以高官能度聚醚多元醇为主，聚醚多元醇的平均官能度可控制在世界上3.5-4范围,以使得组合聚醚即有良好的流动性,硬泡制品具有良好的性能,若低官能度聚醚用量过大,制得的硬泡压缩强度会降低,泡沫的后固化时间也将明显增长,当然,为了改善因添加低官能度聚醚造成的性能下降,提高硬度,也可以加入低分子量多元醇或者胺类扩链剂,其加入量应控制在此10%以下,也有报道采用特制的具有较低粘度的单种聚醚多元醇制备聚氨酯仿木材料.

2、发泡剂
聚氨酯发泡过程中手忙所用的发泡剂可以分为物理发泡剂和化学发泡剂剂两大类,物理发泡剂是低沸点化合物,如CFC-11.HCFC-141B.环戊烷，化学发泡剂一般是水，对于仿木物品，导热系数不是考虑因数，不使用物理发泡剂，仅用水发泡也能制得高密度硬泡，但也需控制聚醚多元醇等所带入的水份，水含量过高引起制品密度降低，强度降低，并且可能因为水与异氰酸酯反应放热不易控制而引起泡沫烧芯和开裂。并且单独用水作发泡剂，在制品的表皮出现泡孔和孔洞，模塑制件没有明显的密度梯度，表皮强度较低，实用性较差。所以一般控制水份在较低的水平，例如0.15%左右，另外添加低沸点的物理发泡剂。
发泡剂（包括水）的用量宜根据制品听密度要求，是否需要致密的表皮进行调整，通过模塑发泡试验决定。
添加物理发泡剂的优点，降低组合聚醚的粘度，提高发泡料的流动性，调整和控制泡沫制品的密度和性能。形成致密的表皮。制造自结皮或者整皮硬泡原理是：在密闭模腔内成型时泡沫放热反应使物料温度升高，但靠近模具的物料温度较低，以及低沸点发泡剂压力效应而冷凝，使得表皮没有泡孔，靠近表皮的泡沫塑料也极其微细，密度较高，因而形成芯密度低到表皮密度高的密度梯度。这对生产承载的以及光滑表面的仿仿木材料特别重要。
CFC-11因为损伤臭氧层而逐渐被禁用，目前可用HCFC-141B，环戊烷以及复配的低沸点发泡剂生产整皮仿木聚氨酯硬泡。
当然也可不用物理发泡剂生产仿木硬泡，例如日本专利特开平8-41154以及特开平8-12880介绍，采用全水发泡制造仿木材聚氨酯硬泡，每100份聚醚使用0.8份水，且用1——50份二氧化钛或者1-10份的微细木粉作填料，硬泡制品具有良好均匀的外观。在其表面可用丙烯酸聚氨酯涂料进行涂装，得到仿木材料。而不用填表料填料制得的硬泡表面不均匀。

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3、催化剂
在聚氨酯泡沫塑料生产中，催化剂的选择和添加是十分重要的,选择不同催化剂品种和数量可有效调节物料的流动,发泡和凝胶过程.虽然对于高密度硬泡,催化剂调节发泡反应的平衡不如低密度硬铴重要,但对于仿木制品的模塑生产来说,应选择反应速度适中,乳白时间长,后期固化速度快的催化剂,即使得发泡时物料具有较强的流动能力,又能在充模后快速固化,具有较短的脱模时间,提高生产效率，一般采用复合延迟性胺类催化剂。
4、阻燃剂
作为家具，装饰品等制品的合成木材，使用阻燃剂以获得良好的阻燃性能。固态粉末状阻燃剂与组合聚醚的相容性较差，使得物料的粘度大幅度增加，并且对高压发泡机计量泵等有一定的磨损作用，较少使用。液态磷系阻燃剂包括卤代磷酸酯阻燃剂等聚氨酯泡沫常用的阻燃剂都可以用，以含磷量较高的甲基膦酸二甲酯（DMMP）阻燃效果最好，添加量在4.5%——5.0%即可使氧指数达到了26以上。低粘度液态阻燃剂可明显降低组合聚醚的粘度。但同时对制品具有增塑效果，过量使用非但阻燃性能没有明显有继续改善，而且降低材料的硬度和强度。可利用不同阻燃剂之间的协同效应，复配使用两种或两种以上的阻燃剂。也可有机液态阻燃剂与无机粉末阻燃剂并用，降低成本，并使制品获得低烟，高阻燃性能。青岛联美化工公司推出仿木家具，结构泡沫专用阻燃剂FR——708，为无色低粘度液体，据称特别适用于聚氨酯高密度的仿木制品中，与聚醚多元醇具有良好的相容性，尤其适合于家具中结构复以及雕刻花纹的模具充填：每100份添加8——15份的FR-708就可达到不同阻燃等级的要求。不少含卤阻燃剂在组合聚醚中遇碱性胺类催化剂会缓慢水，影响组合料的储存稳定性，使用时必须注意。
5、匀泡剂及其它助剂分析
目前使用的硬泡匀泡剂既泡沫稳定剂是聚醚与聚硅氧烷的共聚物，产品种类牌号多。不少匀泡剂可用于高密度硬泡生产。匀泡剂不仅起调节泡沫孔径的大小，还在组合聚醚预混合和发泡反应过程起混合乳化作用，提高组合聚醚与异氰酸酯的相容性，使物料更加均匀，改善流动性。能有效消除泡沫表面的针孔现象，提高制品的成品率。用量一般在1.5%——2.0%。
有些仿木产品可在原料中加入色浆，这样就免去制品后涂装工序。并且在模塑制品时，若使用有机硅脱模剂，成品需对表面进行清理，去除有机硅膜后方可涂装，比较费事。
为了防止防木材料的老化和变色，可加入防老化剂和光稳定剂。
另外为了获得更高强度，可以使用玻璃纤维等材料制造增强结构泡沫，使仿木产品具有较高的承载性能。

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