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硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料(RPUF)是指在一定負(fù)荷作用下不發(fā)生明顯形變，當(dāng)負(fù)荷過(guò)大發(fā)生形變后不能恢復(fù)到初始狀態(tài)的聚氨酯泡沫塑料，具有優(yōu)良的力學(xué)性能、聲學(xué)性能、電學(xué)性能和耐化學(xué)性能。RPUF的泡孔以閉孔為主，采用CFCs為發(fā)泡劑時(shí)制品具有極低的熱導(dǎo)率，是聚苯乙烯和其他泡沫塑料及天然保溫材料都無(wú)法相比的，并可現(xiàn)場(chǎng)噴涂成型，是目前最理想的絕熱材料。RPUF可直接從單體原料一次加工成聚合物制品，而且可通過(guò)改變?cè)匣瘜W(xué)結(jié)構(gòu)、規(guī)格、品種等方式調(diào)節(jié)配方，得到各種性能和用途的終端制品，廣泛應(yīng)用于保溫行業(yè)、包裝工業(yè)、造船工業(yè)等領(lǐng)域。
在RPUF發(fā)泡體系中，催化劑是必不可少的一部分，對(duì)于調(diào)節(jié)反應(yīng)時(shí)間、發(fā)泡反應(yīng)與凝膠反應(yīng)的平衡及泡孔尺寸都起到重要作用。目前廣泛使用的催化劑主要是有機(jī)錫類(lèi)和胺類(lèi)，前者催化效率更高且對(duì)凝膠反應(yīng)有較強(qiáng)的催化作用，后者在水發(fā)泡體系中對(duì)發(fā)泡反應(yīng)有較強(qiáng)的催化作用。在胺類(lèi)催化劑中醇胺類(lèi)物質(zhì)比較特殊，因其分子中含有叔氮原子而具有催化作用，同時(shí)每個(gè)分子又含有兩個(gè)或兩個(gè)以上羥基，可與異氰酸酯反應(yīng)從而具有交聯(lián)作用。
多異氰酸酯和聚醚多元醇反應(yīng)生成聚氨基甲酸酯，此反應(yīng)為主要鏈增長(zhǎng)反應(yīng)，又稱(chēng)凝膠反應(yīng)，形成聚合物的分子主鏈；多異氰酸酯和水形成不穩(wěn)定的氨基甲酸，然后分解成胺和二氧化碳，胺基進(jìn)一步和異氰酸根反應(yīng)生成含有脲基的聚合物。此反應(yīng)可看作異氰酸酯與水生成取代脲和CO2，既是鏈增長(zhǎng)反應(yīng)又是發(fā)泡反應(yīng)。
發(fā)泡反應(yīng)產(chǎn)生的氣體濃度超過(guò)平衡飽和濃度后，體系中開(kāi)始形成微小氣泡，即為核化過(guò)程，此過(guò)程所需時(shí)間為乳白時(shí)間。泡沫上升至體積最大的時(shí)間為上升時(shí)間。泡沫定形后變硬干燥，不再黏手時(shí)為脫黏時(shí)間。
聚合物泡沫塑料的力學(xué)性能主要由基體聚合物性質(zhì)、氣體在制品中所占的體積比(或泡沫塑料的密度)和泡孔結(jié)構(gòu)的幾何性質(zhì)決定。對(duì)于RPUF，由于其同時(shí)具備低密度和優(yōu)良的力學(xué)性能，可作為結(jié)構(gòu)材料使用。無(wú)論用于何處，深刻理解其微觀結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能的關(guān)系是將它最優(yōu)化使用的前提。制品的力學(xué)性能決定于其結(jié)構(gòu)，以及作為泡孔壁的聚合物自身的性質(zhì)。制品結(jié)構(gòu)由泡孔壁厚度、孔徑分布和泡孔形狀決定。
聚合物的熱降解在溫度升高后是不可避免的。對(duì)很多聚合物來(lái)說(shuō)，熱降解溫度是制約材料使用壽命的一個(gè)非常重要因素。即使在適中的使用溫度下，長(zhǎng)期的緩慢熱降解也會(huì)對(duì)制品使用壽命產(chǎn)生限制。熱降解時(shí)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)會(huì)導(dǎo)致聚合物相對(duì)分子質(zhì)量及分布的變化、顏色變化和多數(shù)物理性能的下降。對(duì)于RPUF，可通過(guò)保持其分子鏈結(jié)構(gòu)不變來(lái)防止熱降解，從而提高其分解溫度。反過(guò)來(lái)說(shuō)，分解溫度上升說(shuō)明樣品分子鏈結(jié)構(gòu)穩(wěn)固。
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