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聚氨酯泡沫的制备工艺(一步法)
聚醚 匀泡剂 搅拌 发泡剂 催化剂 改性剂 白料 异氰酸酯 预混物
高速 混合
喷料
发泡、固 化成型
黑料
切割
图-聚氨酯泡沫的制备工艺流程图
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聚氨酯泡沫的制备
聚氨酯高压发泡灌注机
聚氨酯高压发泡加工设备
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聚氨酯泡沫的改性
聚氨酯泡沫的改性
增强
颗粒填充增强 纤维增强
阻燃
工艺特点: 一步成型； 吸波剂利用率高，几乎 100%利用； 28 没有溶剂挥发，无污染。
请各位批评指正
29
一步法：将所有原料同时全部混合后直接注入模具中，在一定温度下
固化成型从而制得泡沫塑料的方法。
两步法：将全部聚酯或聚醚和异氰酸酯反应生成预聚体，然后发泡剂、 泡沫稳定剂、催化剂等混合反应得到的泡沫塑料制品。
机械浇注发泡：用发泡机将原料按比例混合并注入模具或空腔。
喷涂发泡成型：将硬泡聚氨酯泡沫塑料的原料直接喷射到物件表面发 泡的成型方法。
性能指标 45-65 ≤0.032 ≥0.1
压缩强度（MPa）
氧指数（%） 吸水量率（%）
≥0.15
38-42 8-12
9
酚醛树脂/泡沫的改性
a:化学修饰(增韧) 脆性大，韧性 差，耐热性不 足 改性酚醛树脂 b:惰性填料(提高耐热、阻燃) c:纤维材料(增强) a:聚醚(环氧基封端和氨基封端)，聚乙二醇，聚氨酯预聚物等； b:炭黑，氢氧化铝，MMT； C:碳纤维、玻璃纤维、木质纤维。
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耐高温结构型吸波复合材料
SiC纤维、A12O3纤维、 Si3N4纤维和硼硅酸铝纤维
陶瓷纤维
耐高温结构 吸波材料陶ຫໍສະໝຸດ 基复合材料纤维颗粒
C/C材料
以碳(石墨)纤维增强碳基体 全碳质复合材料
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四.工作设想—泡沫吸波材料的构筑
吸波剂的引入与分散
1.泡沫基体树脂制备过程中引入 2.泡沫制备过程中引入 目前文献报道的方法主要有两种： 泡沫预聚体中加入 泡沫固化成型后浸渍或喷涂
多层结构型和多层夹芯结构型吸波复合材料
耐高温结构型吸波复合材料
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热塑性混杂纱吸波复合材料
热塑性PEEK 、PEK、PPS 、PEKK、 PET、PBT等 树脂
特殊纤维 （如碳纤维、 玻璃纤维、 芳酰胺纤维、 陶瓷纤维等）
+ 树脂
复合材料 用途：制造隐身飞机机身、机翼、导弹壳体等部件，能 有效减少隐身飞行器雷达散射截面。
泡沫硬度的调控
Mc值 ：体型结构大分子中交联点间的分子量的大小。
Mc↓，交联密度↑ ，泡沫塑料的硬度及机械强度↑。
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聚氨酯泡沫材料的应用举例
软质 泡沫
座椅、头枕
服装衬里
密封条
(减震)包装垫材
硬质 泡沫
建筑保温
管道保温
冰箱机身
冷藏集装箱
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聚氨酯泡沫的制备原料（1）
黑料
异氰酸酯 （R─C═N═O）
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多层结构型和多层夹芯结构型吸波复合材料
匹配层 吸收层 反射层
夹芯层： 蜂窝:芳纶、铝 泡沫:PMI、PU、PVC
铝蜂窝、PMI泡沫和NOMEX®蜂窝
入射电磁波易于在底层损耗，入射电磁波在表层与底层之间经过多重反射吸收, 夹芯吸波泡沫特殊的泡孔结构增加了电磁波的传播路径，从而增加了对电磁波的 吸收效应。
TDI 甲苯二异氰酸酯
TDI—100: 100％ TDI—80: 80％ 20％ 35％ TDI—65： 65％
MDI 二苯基甲烷二异氰酸酯
纯MDI、 聚合MDI、 液化MDI、
改性MDI等
纯MDI主要用于生产浆料、鞋底原液、氨
纶、TPU和聚脲喷涂等
主要应用：软泡、涂料、弹性体、胶粘剂 聚合MDI主要用于生产聚氨酯硬泡
2.在泡沫制备阶段加入吸波剂 树脂
发泡剂
均匀搅拌
高速混合
喷料
匀泡剂 吸波剂 发泡，固 化成型
固化剂
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聚氨酯泡沫吸波材料的制备方法
1.在合成多元醇阶段加入吸波剂； 2.在泡沫制备阶段加入吸波剂，与白料共混
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酚醛泡沫/聚氨酯泡沫吸波材料的构筑
蒙皮
胶膜 蜂窝芯 吸波泡沫 胶膜 蒙皮
保温 吸波 承载
注：a:树脂固含量的测试方法参考GB/T2793-1995； b:树脂粘度的测试方法参考HG5-1339-1980； c:树脂活性温度的测试方法为将一定量的树脂与一定量活性测试酸混合， 合测绝热升温时间-温度曲线，记录达最高温度时所需时间及其温度； d:树脂含水率的测试方法参考GB/T14074.11-1993; e:树脂游离醛的测试方法参考HG/T2622。
酚醛泡沫/聚氨酯泡沫的制备改性 及其在吸波材料中应用
目录
1
酚醛泡沫的制备与改性 聚氨酯泡沫的制备与改性 结构吸波材料 工作设想—泡沫吸波材料的构筑
2
2
3
4 3 4
一.酚醛泡沫—酚醛泡沫材料的简介
酚醛泡沫由可发性酚醛树脂经发泡、固化而成，属于硬质泡沫；
特点是发泡和固化同时进行； 固化速度快，一般15~30min完成。
多元醇主要特征：-OH含量，官能度，结构，粘度
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聚氨酯泡沫的制备原理
发泡反应
～NCO＋H2O → ～NHCOOH →
交联反应
氨基甲酸酯反应
~~~~~~NCO ＋
– 化学发泡反应（异氰酸酯和水反应）：
～NH2 ＋CO2 ↑ ～NCO ＋～NH2 → ～HN－CO－NH～
— 主反应
（异氰酸酯和多元醇羟基反应）
反应型阻燃 添加型阻燃
互穿网络共聚物增强
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三.结构吸波材料
结构吸波材料 ( Structural Radar Absorbing Materials)是在先进复合 材料基础上发展起来的双功能复合材料，既能隐身又能承载，可成型各 种形状复杂的部件，是当今吸波材料的研究热点。
热塑性混杂纱吸波复合材料
酚醛泡沫的改性亦可使用上述改性剂，在混料阶段适量 加入即可
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二.聚氨酯泡沫—聚氨酯泡沫材料的简介
聚氨酯是聚氨基甲酸酯的简称，是由多元醇和多异氰酸酯反应制得的一 类主链上带有重复 —NHCOO—基团的聚合物的总称； 聚氨酯泡沫是由聚氨酯预聚物发泡制得。泡沫约占全部聚氨酯制品的 90%，泡沫根据硬度主要分为硬泡和软泡两大类。
xx
xx
xx
改性剂 粘度达 2000~5000 MPa∙S出料
xx
图-可发性酚醛树脂合成工艺图 5
抽真空脱水
可发性酚醛树脂的主要指标
表-可发性酚醛树脂的性能指标
指标 固含量a/% 粘度b/MPa∙S 活性温度c/℃ 含水率d/% 游离醛e/% 要求 78~82 2000~5000 50~60 12~16 <0.8
~~~OH → ~~~~~~NHCOO~~~ ～HN－CO－NRCOO~~~
脲基甲酸酯反应
– 物理发泡反应
低沸点发泡剂的气化
～NCO ＋ RNHCOO~~~ →
缩二脲反应
～NCO ＋ ～HN－CO－NRCOO~~~ → ～HN －CO－R’N－CO－NRCOO~~~ 15
聚氨酯泡沫的制备方法和成型工艺
6
酚醛泡沫的生产方法
层压发泡——板材 特点：质量性能稳定 板材厚度连续可调(一般3~15cm) 可连续性生产，生产效率高
箱式发泡——异型材料 特点：可制备不同形状泡沫
酚醛泡沫的层压生产设备
图-酚醛泡沫层压板生产线设备
8
酚醛泡沫(板材)主要性能指标
表-酚醛泡沫(板材)主要性能指标
项目 表观密度（kg/m3） 导热系数（W/m· K） 抗拉强度（垂直板面方向）(MPa)
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主要特征：-NCO含量，官能度，结构，粘度
聚氨酯泡沫的制备原料（2）
多元醇 聚醚多元醇，聚酯多元醇 催化剂 叔胺类，有机锡类；延迟催化剂
白料
发泡剂 全氟、半氟、141b、戊烷系列等 匀泡剂 有机硅－氧化烯烃共聚物 扩链剂 二元醇类和二元胺类
软泡聚醚或聚酯都是线型的或稍带支链的长链分子，官能度2～3， 相对分子质量为2000～4000。 硬聚醚或聚酯相对分子质量较小，具有支链结构，官能度3～8之 间。
吸波剂的引入
3.泡沫固化成型后引入 1.化学改性：吸波粒子表面改性 提高分散性（偶联剂） 吸波剂在材料中的分散 2.物理分散：机械搅拌，超声分散 3.其他方法：电场，磁场分散
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酚醛泡沫吸波材料的制备
1.在树脂合成阶段加入吸波剂
苯酚 甲醛 催化剂
吸波剂
缩聚
减压脱水
出料
制备 泡沫
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酚醛泡沫吸波材料的制备
实验室纸杯试发泡沫
线上发泡泡沫 3
酚醛泡沫材料的应用
优 点：保温，阻燃，低烟
缺 点：韧性差，加工性能差 主要应用：建筑外墙保温材料
其他应用
中央空调管道系统
石油化工管道
建筑外墙保温材料
4
航天飞船保温材料
可发性酚醛树脂的合成工艺
主要原料：苯酚和甲醛 树脂类型：热固性树脂（碱催化） xx