（2）HC（烷烃）类：主要是CP（环戊烷）和IP（异戊烷）优点：ODP(臭氧消耗潜 值）为零， GWP（地球温室效应值）微小，价格成本低廉，成品经过配方优化性能调 尚佳。缺点：易燃易爆危险，设备需改造，物料相溶性不佳，物料流动性不佳，导热系 数偏高。其他还有正戊烷、正丁烷等
（3）液态CO2或者水：优点：最环保，无成本负担。缺点：物料粘度高，流动 不佳，制成品导热系数太高，不调节配方产品发脆，黑料消耗过多，在黑料 价格过高的现在，增加了一定成本负担。
了聚氨酯树脂的聚合技术，并在第二次世界大战期间建成 了一个月生产10吨聚氨酯树脂制品试验车间。二次大战 结束后，英、美等国于1945~1947年间从德国获得有关 聚氨酯树脂的制造技术，并在1950年相继开始工业化。 1957年，POL在美国合成，同年ICI公司以MDI成功制作 硬泡；1958年杜邦公司用CFC-11成功制备硬泡PU。日 本是在1955年从德国拜耳公司与美国杜邦公司引进技术 后才开始聚氨酯工业的生产。我国聚氨酯树脂工业是60 年代初期自力更生开始发展起来的。
硬泡的定义：是指在一定负荷作用下不发生明显变形， 当负荷过大时发生变形后，不能恢复到原来形状的塑料 泡沫。
2.1 聚氨酯塑料泡沫保温机理和性能特点
聚氨酯硬质塑料泡沫保温机理：
• 聚氨酯PU本身材料就为热的不良导体，当热量要通过聚氨酯 塑料泡体散发逃逸时，必须经过聚氨酯塑料泡沫特有的无数 结构紧致细密的小气室，有效地减缓了热传导的散热损失。 而且由于气室相互间是密闭状态互连的，这就有效地防止了 热的辐射和对流传导方式造成的热量损耗。
聚氨酯基础知识（通俗版汇编）
研发中心电热研发 王以德
目录
1 聚氨酯的发展史、合成机理和分类 2 PU保温的机理、发泡剂的过渡替代产品 3 聚氨酯各原材料的基本构成概述 4 聚氨酯发泡各项工艺指标及其他特性 5 聚氨酯硬泡常见问题点及其分析
1.1 聚氨酯的发展史
聚氨酯是聚氨基甲酸酯的简称，英文简 称PU.1937年，德国拜耳（Bayer）教授首先发明合成
1.4 聚氨酯塑料泡沫特征和分类应用
泡沫塑料是聚氨酯合成材料的主要品种之一。它的主要 特征是具有多孔性，因而相对密度小，重量轻，绝热性 好，施工成型方便，比强度高。根据所用原料的不同和 配方的变化，可制成软质、半硬质和硬质泡沫塑料。按 照多元醇品种的不同，可以分为聚酯型和聚醚型聚氨酯 塑料泡沫。按照发泡方法分类，可以分成块状、模塑和 喷涂聚氨酯泡沫塑料。冰箱、热水器、冷柜、电子消毒 柜等用的聚氨酯泡沫塑料为硬质聚氨酯塑料泡沫，俗称 硬泡，主要利用了泡沫塑料独特的绝热性。
2.3 三代主发泡剂的主要性能
项目
发泡剂名称
分子式
CFC-11 HCFC-141B HFC-245fa HFC-365mfc
CCL3F
CH3CL2F CF3CH2CHF2 CH3CF2CH2CF3
环戊烷
C5H10
相对分子量
137.4
116.95
134
148
70
沸点（℃）
23.8
32
15.2
40.2
可燃性（V/V)%
无
无
无
有3.5-9
有1.4-8.0
地球变暖系数值（GWP） (CO2=1时）
3300
300
820
840
11
异戊烷
C5H12 72 28 15 0.62 0
二甲基丁烷 ＜10天
有1.3-7.6 11
3.1 聚氨酯的基本构成
白WH料A1-50B• 正称：聚醚多元醇或 者聚酯多元醇
• 俗称：聚醚组合料或 者聚酯组合料
聚醚多元醇或 者聚酯多元醇 组合料（白料）
硅酮表面活性剂(二甲基硅 氧烷)，也称泡沫稳定剂。 它在组分中起双重作用： 首先使其他几种原料均匀 互混，其次是在发泡过程 中降低泡沫表面张力，稳 定泡孔，防止胶凝时微孔 合并，起到了控制微孔大
小、均匀度的作用。
其他助剂：如 阻燃剂，耐老 剂，开孔剂， 色浆颜料等
替代产品
（1）HFC（氢氟烃）类：主要是HFC-245fa（1,1,1,3,3-五氟丙烷）和HFC-365mfc（ 1,1,1,3,3-五氟丁烷）优点是：制成品性能尚佳， ODP(臭氧消耗潜值）为零.缺点是： 设备需要部分调整，发泡剂价格成本偏高。其他还有HFC-356、HFC-134a、HFC152a等被研究和实际应用过。
发泡剂：主要分两种①物理发泡剂： 受热气化产生蒸汽后作为气泡来源 并可移去反应热，避免泡沫中心因 高温而产生“焦烧”如HCFC-141B、 环戊烷等②化学发泡剂：水，主要 作用和异氰酸酯发生反应，产生大 量的热以促使物理发泡剂气化，另
外生成CO2气体参与发泡
主份聚醚（PPG） 或者聚酯，在硬泡 塑料泡泡沫中使用 的多元醇，一般要 求是分子量1300以 下，羟值为700以下， 官能度在3～8之间
1.3 聚氨酯泡沫塑料合成机理
在氨基甲酸酯高聚物的形成过程中，主要的反应 如下：
一、主反应是异氰酸根（NCO)和羟基（OH）的反应。
多异氰酸酯和多元醇（聚醚多元醇或其它多元醇）反应生成聚氨基甲酸酯。 ~~~~~~NCO ＋ ~~~OH → ~~~~~~NHCOO~~~
二、异氰酸酯和水反应。带有异氰酸酯基团的化合物或高分子链节
4.1 聚氨酯反应过程简述
3.5 聚氨酯硬泡是低分子量高交联度的一种反应。
聚氨酯发泡是一个放热的化学反应过程，其反应其实就是白料和黑料按照一定的 质量比（重量比）在一起进行剧烈的混合搅拌，首先白料当中的羟基和水分在催 化剂的强烈作用下率先和黑料中的异氰酸根反应，反应时产生大量的热，导致整 体料温升高，这时就将白料中的物理发泡剂蒸发，在混合液体中产生成蒸汽，物 理发泡剂的蒸汽与前面水和异氰酸根率先反应时产生的二氧化碳气体一起带着泡 体迅速的膨胀，由于白料中的泡沫稳定剂降低了泡沫表面的张力，就像吹气球的 气球皮有了很大的韧力不易破损一样，所以所有的发泡剂不会逃逸多少出来，只 会带着泡体继续迅速膨胀，充满要填充的模腔的每个角落，在持续高温的情况下， 白料和黑料迅速的完成链增长反应和交联反应，液体中的异氰酸根和羟基完全反 应，结构趋于稳定，这时反应速度放缓，混合液开始由液体形态向固体形态泡沫 转换，在反应全部结束后，整体泡沫在一定温度环境和一定时间的熟化后，结构 完全稳定，成品可以正式使用。在整个反应过程中，有几个非常重要的反应过程
②拉丝时 • 当迅速膨胀的塑料泡体长大到一定程度，升长和膨胀的速度变缓，用木 间（又称 棒等物，插入泡体，当从泡体中拉出时，有纤维丝产生，从开始搅拌到 纤维或者 此时的秒表显示时间为拉丝时间，证明泡体反应即将结束，泡体将停止 凝胶时间） 升长，开始由液态转化为固态，并进入后熟化固化阶段。
和水先形成不稳定的氨基甲酸，然后分解成胺和二氧化碳。 ～RNCO＋H2O→ ～RNHCOOH → ～RNH2 ＋CO2 ↑
胺基进一步和异氰酸酯基团反应生成含有脲基的高聚物。
～NCO ＋～NH2→ ～HN－CO－NH～ （取代脲）
上述两项反应都属于链增长反应，后者还生成二氧化碳，另外还有其它链增 长反应等。所有化学反应产生了大量热量，促使反应体系温度迅速增加，使 发泡反应在很短的时间内完成，并且反应热为物理发泡剂的气化发泡提供了 能量。
最棒的
3.4 聚醚或聚酯多元醇的基本成分构成
催化剂：促进白料和黑料两主份 的反应速度，辅助改善泡沫的流 动性，调整脱模时间，辅助改善 成品的物理性能，主要是叔胺类 和金属盐类催化剂，例如三乙烯 二胺，二甲基环己胺，二月桂酸 二丁基锡，醋酸钾，五甲基二乙 烯三胺，二甲基苄胺，三乙醇胺， 油酸钾，双氨醚，二甲氨基甲基 苯酚，二甲基苯胺，哌嗪产品等
聚氨酯硬质塑料泡沫性能特点：
• 其重量轻，比强度高，耐冲击性好，耐化学性能好，声学、 力学、电学性能俱佳。生产中工艺简单，操作方便，模具成 型性好，泡体导热系数小，保温效果特别优良。
2.2 发泡剂的过渡产品和替代产品
过渡产品。
（1）HCFC(氢氯氟烃）类：主要是HCFC-141B（一氟二氯乙烷），其优点是：工艺 特性和F-11接近，物料相溶性好，无需改动原有F-11为发泡体系的发泡设备，发泡制 品性能优良，近似于F-11体系的产品性能。缺点是：ODP(臭氧消耗潜值）和GWP（ 地球温室效应值）依然存在最终还是要被淘汰。其他还有HCFC-123（1,1-二氯-2,2,2三氟乙烷）、HCFC-22（一氯二氟甲烷）、HCFC-142B（1-氯-1,1-二氟乙烷）等被研 究和实际应用过。
49
蒸汽λ值（25℃） （mw/cm.k）
8.4
9.8
10.6
12.2
12
比重（25℃）（g/cm3） 1.476
1.236
1.27
1.32
0.74
臭氧消耗潜能值（ODP) 1
0.11
0
中文名
一氟三氯甲 一氟二氯乙
烷烷ຫໍສະໝຸດ 五氟丙烷在大气层的存在寿命 65年
7.8年
7.4年
0 五氟丁烷 10.8年
0 五亚甲基 ＜10天
200等
中国：烟台万华聚氨酯
股份有限公司经典牌号为PM100-200-300-400-2010
美国：①Huntsman（亨斯
迈公司）经典牌号Sup5005等
②DOW（陶氏公司）经典牌号 PAPI 27、PAPI 135C等
英国：ICI（猎头公司）现
在已经被美国亨斯迈兼并，以 前经典牌号PAPI 2085硬度是
黑料
• 正称：多亚甲基多苯 基多异氰酸酯
• 俗称：粗MDI、PAPI
基聚 甲氨 酸酯 酯成 成品 品（ ）氨
注意：黑料不能单纯的称为MDI，因为纯MDI为固体形态
3.2 黑、白料通俗的特性阐述
白料：是多组分多品种混合物，
3.2
可溶于水，但聚酯多元醇不易溶于 水。泡沫中特性是活性高，柔韧，