聚氨酯泡沫体一步法发泡工艺影响因素之[催化剂的影响]

催化剂的影响

　　由于聚酯多元醇和聚醚多元醇原料体系不一样，反应性能有差异，因此，在催化剂的选择上也不尽一致。聚酯型聚氨酯的一步法发泡工艺，通常使用的催化剂有N-乙基吗啡啉、N-甲基吗啡啉、三亚乙基二胺、三乙胺、二乙醇胺等，催化剂是调节、控制链增长反应和发泡反应的主要助剂，因此催化剂的活性、浓度均对发泡工艺和泡沫体性能有直接影响。为此，在配方中常以多种催化剂配合使用。通常，在反应体系中，催化剂浓度增加，体系的反应速度增加，熟化时间缩短，泡沫体的泡孔尺寸、密度和压缩模量降低，但催化剂用量过多，则会出现泡沫体收缩，甚至开裂现象。

　　聚醚多元醇的黏度较低，采用一步法发泡工艺较预聚体法需要催化活性更高的催化剂，只有这样，才能有效地提高发泡体的凝胶强度，保证发泡过程正常进行。在聚醚多元醇体系中，通常使用的催化剂是叔胺和有机金属化合物的复合催化剂体系。

叔胺催化剂对—NCO-H2O之间的反应有强烈的促进作用，而有机锡类催化剂则对—NCO-OH之间的反应催化能力更明显。利用这两类催化剂主催化功能的差异，按一定比例添加至配方中进行反应体系各种类型反应的调整，可以制备负荷性能优良、泡孔结构细密、开孔率高的泡沫体产品。

典型催化剂对苯基异氰酸酯与丁醇、水和二苯基脲在二氧杂环已烷中、于70℃下反应速度的对比数据如表6-8所示。

　　在一步法制备聚氨酯软质泡沫中，主要使用的有机锡类催化剂是亚锡化合物，如使用辛酸亚锡等取代传统使用的二月桂酸二丁基锡。这是因为二月桂酸二丁基锡在系统加热时，容易加快高聚物分子中醚键的断裂作用，加速泡沫热氧化降解，而通常在软质块状泡沫体的生产中，反应放热会使泡沫体内温度超过120℃，如使用二月桂酸二丁基锡作催化剂，会使泡沫使用寿命下降。

在一定密度的情况下，泡沫体的负荷能力在一定程度上可以通过催化剂及其配合进行调节，参见表6-9。

　　辛酸亚锡用量增加，通常可以使泡沫体的泡孔呈细小的开孔性结构，但其用量过大，会使泡沫体的压缩变定值增加，闭孔率增加，甚至会出现收缩现象。因此，在配方中正确选择催化剂、催化剂浓度和催化剂的组合，是制备优质泡沫结构、提高泡沫体性能的关键因表之一，在实际生产中，设计的生产配方必须要通过相应的实验才能获得满意的生产工艺性和最佳的制品物理性能。

在图6-12中绘出了叔胺催化剂和有机锡催化剂以及硅酮表面活性剂用量对泡沫体泡沫质量影响的大致趋势。从图中可以看出，随着箭头方向催化剂和硅酮表面活性剂用量的逐渐增加，胺、锡催化剂表现出不同的影响。在BB线和CC线段之间区域是两种催化剂和硅酮表面活性剂能产生准确平衡、产生良好泡沫结构的区域。在AA线和BB线段之间，泡沫体仍具有一定的开孔结构，泡沫体仍具有较少缺陷，但若这种催化剂和硅酮表面活性剂的用量超过AA线或CC线后，泡沫结构将会出现大量开孔（或闭孔），并会产生串泡、开裂、收缩等各种质量问题。