催化劑的影響

　　由于聚酯多元醇和聚醚多元醇原料體系不一樣，反應(yīng)性能有差異，因此，在催化劑的選擇上也不盡一致。聚酯型聚氨酯的一步法發(fā)泡工藝，通常使用的催化劑有N-乙基嗎啡啉、N-甲基嗎啡啉、三亞乙基二胺、三乙胺、二乙醇胺等，催化劑是調(diào)節(jié)、控制鏈增長反應(yīng)和發(fā)泡反應(yīng)的主要助劑，因此催化劑的活性、濃度均對發(fā)泡工藝和泡沫體性能有直接影響。為此，在配方中常以多種催化劑配合使用。通常，在反應(yīng)體系中，催化劑濃度增加，體系的反應(yīng)速度增加，熟化時間縮短，泡沫體的泡孔尺寸、密度和壓縮模量降低，但催化劑用量過多，則會出現(xiàn)泡沫體收縮，甚至開裂現(xiàn)象。

　　聚醚多元醇的黏度較低，采用一步法發(fā)泡工藝較預(yù)聚體法需要催化活性更高的催化劑，只有這樣，才能有效地提高發(fā)泡體的凝膠強度，保證發(fā)泡過程正常進行。在聚醚多元醇體系中，通常使用的催化劑是叔胺和有機金屬化合物的復(fù)合催化劑體系。

叔胺催化劑對—NCO-H2O之間的反應(yīng)有強烈的促進作用，而有機錫類催化劑則對—NCO-OH之間的反應(yīng)催化能力更明顯。利用這兩類催化劑主催化功能的差異，按一定比例添加至配方中進行反應(yīng)體系各種類型反應(yīng)的調(diào)整，可以制備負荷性能優(yōu)良、泡孔結(jié)構(gòu)細密、開孔率高的泡沫體產(chǎn)品。

典型催化劑對苯基異氰酸酯與丁醇、水和二苯基脲在二氧雜環(huán)已烷中、于70℃下反應(yīng)速度的對比數(shù)據(jù)如表6-8所示。

　　在一步法制備聚氨酯軟質(zhì)泡沫中，主要使用的有機錫類催化劑是亞錫化合物，如使用辛酸亞錫等取代傳統(tǒng)使用的二月桂酸二丁基錫。這是因為二月桂酸二丁基錫在系統(tǒng)加熱時，容易加快高聚物分子中醚鍵的斷裂作用，加速泡沫熱氧化降解，而通常在軟質(zhì)塊狀泡沫體的生產(chǎn)中，反應(yīng)放熱會使泡沫體內(nèi)溫度超過120℃，如使用二月桂酸二丁基錫作催化劑，會使泡沫使用壽命下降。

在一定密度的情況下，泡沫體的負荷能力在一定程度上可以通過催化劑及其配合進行調(diào)節(jié)，參見表6-9。

　　辛酸亞錫用量增加，通?？梢允古菽w的泡孔呈細小的開孔性結(jié)構(gòu)，但其用量過大，會使泡沫體的壓縮變定值增加，閉孔率增加，甚至?xí)霈F(xiàn)收縮現(xiàn)象。因此，在配方中正確選擇催化劑、催化劑濃度和催化劑的組合，是制備優(yōu)質(zhì)泡沫結(jié)構(gòu)、提高泡沫體性能的關(guān)鍵因表之一，在實際生產(chǎn)中，設(shè)計的生產(chǎn)配方必須要通過相應(yīng)的實驗才能獲得滿意的生產(chǎn)工藝性和佳的制品物理性能。

在圖6-12中繪出了叔胺催化劑和有機錫催化劑以及硅酮表面活性劑用量對泡沫體泡沫質(zhì)量影響的大致趨勢。從圖中可以看出，隨著箭頭方向催化劑和硅酮表面活性劑用量的逐漸增加，胺、錫催化劑表現(xiàn)出不同的影響。在BB線和CC線段之間區(qū)域是兩種催化劑和硅酮表面活性劑能產(chǎn)生準確平衡、產(chǎn)生良好泡沫結(jié)構(gòu)的區(qū)域。在AA線和BB線段之間，泡沫體仍具有一定的開孔結(jié)構(gòu)，泡沫體仍具有較少缺陷，但若這種催化劑和硅酮表面活性劑的用量超過AA線或CC線后，泡沫結(jié)構(gòu)將會出現(xiàn)大量開孔（或閉孔），并會產(chǎn)生串泡、開裂、收縮等各種質(zhì)量問題。