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1、本 科 毕 业 论 文题目聚合物多元醇在高回弹泡沫中的应用研究作 者： 专 业： 高分子材料与工程 指导教师： 完成日期： 2010年5月15日 南通大学本论文经答辩委员会全体委员审查,确认符合南通大学本科毕业设计(论文)质量要求。答辩委员会主任签名：委员签名：指导教师：答辩日期： 原 创 性 声 明本人声明：所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已发表或撰写过的研究成果。参与同一工作的其他同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 签 名： 日 期： 本论文使用授权说明本人完全了解南通大学有关保留、使用学位
2、论文的规定，即：学校有权保留论文及送交论文复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容。（保密的论文在解密后应遵守此规定）学生签名： 指导教师签名： 日期： 南 通 大 学 毕 业 论 文题目：聚合物多元醇在高回弹性泡沫中的应用研究姓 名： 张磊指导教师：谭恺专 业：高分子材料与工程南通大学化学化工学院2010年5月南通大学毕业论文摘 要本课题通过测量高回弹聚氨酯泡沫塑料的密度、撕裂强度、压陷硬度、拉伸强度、回弹率、断裂拉伸率等性能。来研究聚合物多元醇，异氰酸指数以及扩链剂对制品力学性能的影响。 经研究发现，提高聚醚多元醇用量从20份到100份，有利于提高聚氨酯泡沫塑料的物理
3、力学性能但是回弹率和断裂伸长率也随之下降。所以在80份时可以要找个合适的比例达到适合的回弹率，并且有较好的力学性能。而在异氰酸指数达到110时，制品有较好的力学性能，以及最佳的回弹率和断裂拉伸率。关键词：聚氨酯，泡沫塑料，力学性能，密度ABSTRACTTo study the polymer polyol, isocyanate index and the chain extender on mechanical properties of products,we measured the density, tear strength, indentation hardness, tensil
4、e strength, resilience, elongation at break properties of high resilience polyurethane.The result show that raising the amount of polyether polyols from 20 to 100,can help to improve the physical and mechanical properties of polyurethane foam, but the spring rate and elongation rate decreased. So 80
5、 can be to find a suitable ratio to fit the spring rate and better mechanical properties. In the isocyanate index of 110, the product has good mechanical properties with the best spring rate and the elongation at break.Keywords：Polyurethane，Architectural sheet，Foam，Mechanical properties，Density 目录摘
6、要IABSTRACTII目录III第一章 前言11.1聚氨酯11.1.1聚氨酯的概况11.1.2聚氨酯的原料11.1.3聚氨酯的应用和开发进展11.2聚醚多元醇21.2.1 聚醚多元醇的概念21.2.2聚氨酯泡沫塑料的分类及应用31.2.3聚合物多元醇的优点42.1聚氨酯的制备62.1.1 实验原料62.1.2 实验仪器：62.1.3 实验原理72.1.4 聚氨酯的制备92.2聚氨酯性能的测定92.2.1 表观密度（GB/T 6343-1995）92.2.2 撕裂强度（GB/T 10808-2006）102.2.3 压陷硬度（GB/T 10807-1989）112.2.4 拉伸强度（GB/T
7、6344-1986）112.2.5 回弹率（GB/T6670-1997）122.2.6 断裂伸长率(GB/T6344-1996)123.1 配方影响因素133.1.1 聚醚多元醇的影响133.1.2 异氰酸指数对泡沫性能的影响（以xy-0401添加40份为研究对象）183.1.3 .扩链剂用量对泡沫回弹率的影响。（聚合物多元醇均添加40份）21致 谢251第一章 前言1.1聚氨酯1.1.1聚氨酯的概况聚氨酯是聚氨基甲酸酯的简称。凡是在高分子主链上含有许多重复的NHCOO基团的高分子化合物通称为聚氨基甲酸酯。一般聚氨酯系由二元或多元有机异氰酸酯与多元醇化合物（聚醚多元醇或聚酯多元醇）相互作用而得
8、1。所用原料官能团数目的不同，可以制成线形结构或体型结构的高分子聚合物。由于聚合物的结构不同，性能也不一样。利用这种性质，聚氨酯类聚合物可以分别制成塑料、橡胶、纤维、涂料、胶黏剂等。近二十年来，聚氨酯在这几个方面的应用都发展很快，特别是聚氨酯泡沫塑料、聚氨酯橡胶、聚氨酯涂料发展更加迅速2。 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，比强度高。根据所用的原料不同和配方的变化，可制成软质、半硬质和硬质聚氨酯泡沫塑料等几种；若按所用的多元醇品种分类又可分为聚酯型、聚醚型和蓖麻油型聚氨酯泡沫塑料等；若按其发泡方法分类又有块状、模塑和喷涂聚氨酯泡沫塑料等类型2。1
9、.1.2聚氨酯的原料聚氨酯所用的主要原料为多异氰酸酯、多元醇化合物和助剂。用于泡沫塑料的多异氰酸酯，通常有甲苯二异氰酸酯（简称TDI）、二苯基甲烷二异氰酸酯（简称MDI）、多亚甲基多苯基多异氰酸酯（简称PAPI）等，以及少量作特殊用途的其他脂肪族和芳香族的多异氰酸酯3。多元醇包括聚酯和聚醚两大类。聚酯是二元酸和二元或多元醇的缩聚产物。通常采用的二元酸有己二酸、苯酐、顺丁烯二酸、卤代苯二甲酸酐等有机酸。多元醇一般为乙二醇、丙二醇、一缩乙二醇、己三醇、三烃甲基丙烷、丙三醇、季戊四醇等。聚醚一般都是以多元醇、多元胺或其它含有活泼氢的有机化合物为起始剂与氧化烯烃开环聚合而成。常用的起始剂有乙二醇、乙二
10、胺、丙三醇、三烃甲基丙烷、季戊四醇、木糖醇、甘露醇、蔗糖等。助剂主要包括：催化剂、发泡剂、泡沫稳定剂、交联剂、阻燃剂、防老剂、填料、颜料等3。1.1.3聚氨酯的应用和开发进展长期以来，聚氨酯泡沫塑料的应用主要作为衬垫及绝热保湿材料。现在的趋向是不断扩大应用领域。在农业上用于作物栽培、代替土壤、使农业生产工业化、改造土壤、疏松土质、吸着肥料、提高肥料利用率；在运输业上作为车辆的安全防震缓冲材料；在三废回收治理中，作为油类、农药的吸附材料，保护环境；在医药上作为包扎材料，代替石膏；以及一些国防尖端、航空宇宙飞行中的特殊材料4。此外，可用作包装材料、隔音防震材料、过滤材料以及抗菌除臭泡沫等。为了建筑
11、物的节能，建设部已颁布节能措施，要求采用新型保温绝热材料，聚氨酯泡沫塑料夹层材料是推广应用的主要品种之一，因而将会进一步扩大聚氨酯泡沫塑料的发展。近几十年，聚氨酯泡沫塑料工业从无到有，经历了高速发展时期。现在随着技术水平不断提高，生产工艺日趋完善，新技术、新产品不断涌现，聚氨酯泡沫工业也进入了新的发展阶段，但也面临着严峻的挑战。当前聚氨酯泡沫行业的技术进展主要包括:零或低ODP发泡剂的应用；提高产品性能；原料体系的适应更新；聚氨酯泡沫使用后的环保问题等。不同的用途，对泡沫有着不同的性能要求，如防震能力、真空隔热能力、低密度泡沫的硬度等。开发新的主原料体系和各类助剂，以及改善发泡工艺，得到具有特
12、殊性能的泡沫，也就成了热点5-7。如:为提高家具、床垫的舒适性和耐久性，亚太地区纷纷要求开发出大块的高回弹性软质泡沫。提高聚氨酯硬泡的耐温性，可以提高其使用范围，建筑用结构硬泡具有广阔的市场，但需要提高其阻燃性，同时增强其硬度。另外网状聚氨酯泡沫材料发展迅速，它是采用特殊的加工工艺对普通开孔泡沫材料进行网化而成的。该类泡沫材料具有较高的抗拉和撕裂强度、较好的柔性和可塑性。聚氨酯泡沫塑料具有优良的物理机械性能、声学性能、电学性能和耐化学性能，尤其是硬质聚氨酯泡沫塑料的热导率特别低，是一种优质的绝热保温材料。聚氨酯泡沫塑料的密度大小及软硬程度均可以随着材料及配方的不同而改变，加上成型施工方面，使其
13、它塑料品种无法与之相比8。它不像聚乙烯，聚氯乙稀等聚合物那样，需先将单体聚合成粒后，才能加工成制品。聚氨酯直接以单体原料一次加工成聚合物制品。聚氨酯泡沫塑料起始于硬质，开始时用作飞机机件的包芯材料和填充材料、船舶涂力材料和绝热材料，以后逐步推广到其他方面的应用。当软质泡沫出现后性能超过了泡沫橡胶，作各种衬垫衬里十分合适，从而发展速度大大超过了硬泡，大量代替了木棉、棉絮和其它衬垫材料，提高了硬质制品的性能和减少了施工时的毒性，大量地应用于现场喷涂工艺，使硬泡塑料的应用得到进一步扩大。1.2聚醚多元醇1.2.1 聚醚多元醇的概念以聚合物分散体填充的聚醚是一种新型改性聚醚，即聚合物多元醇(POP)，
14、通常是在稳定剂存在下，苯乙烯(St)和丙烯腈(AN)在聚醚介质中分散聚合制得的稳定分散体。分散填充的聚合物粒子对泡沫体起填料增强作用，可显著提高泡沫体的模量和硬度；在发泡过程中附着在泡孔壁上，增加开孔率，从根本上改变了泡沫闭孔所引起的收缩现象，同时可扩大泡沫硬度的可调范围，提高了泡沫的回弹性。因而POP广泛用于制造高回弹、高负载、高硬度的软质及半硬质聚氨酯泡沫，用于制造汽车，火车、飞机等的坐垫、靠背和扶手，高档家具，地毯背衬和抗震吸能材料。由于POP既保持了聚醚链原有的柔性，又增加了支链乙烯基聚合物的良好机械性能(如刚性、阻燃性)，因而，近十几年来高固含量的POP产品应用领域不断扩大。GPOP
15、-H45是一种高活性、高固含量聚合物多元醇，颜色白、黏度低、稳定性好、St/AN残留量低，用它制得的泡沫具有良好的撕裂强度、拉伸强度、高硬度及较佳开孔性能，是生产高档聚氨酯泡沫塑料的理想原料。1.2.2聚氨酯泡沫塑料的分类及应用随着生活水平的提高，居住条件不断改善，在寒冷的冬天，房屋需加热以取暖；在炎热的夏季，房屋又需冷却以降温，住宅的加热与冷却都要消耗能量。同时，建筑物的设计与建造必须考虑绝热保温，提高能源效率，降低能量消耗。聚氨酯是最好的绝热材料，由于其良好的加工性能，可以制成泡沫，软、硬等各种不同类型的材料，可以极大地降低各类建筑物的能量消耗。相同条件下使用各种不同绝热材料的相对厚度如下
16、：聚氨酯50 mm；聚苯乙烯80 mm；矿棉90 mm；软木100 mm；纤维板130 mm；软质木材280 mm。聚氨酯硬质泡沫塑料重量轻、比强度大、隔热、隔音、隔潮、耐腐蚀、防渗漏，具有极佳的粘结性能，既可现场施工、又可预制成构件组装。聚氨酯泡沫塑料又分为软质聚氨酯泡沫塑料和硬质聚氨酯泡沫塑料。软质聚氨酯泡沫塑料，简称聚氨酯软泡，是一种具有一定弹性的柔软性聚氨酯泡沫塑料，它是聚氨酯制品中用量最大的一种聚氨酯产品。硬质聚氨酯泡沫塑料(RPUF)是指在一定负荷作用下不发生明显形变，当负荷过大发生形变后恢复到初始状态的泡沫塑料。它是一种优良的绝热材料和结构材料，在聚氨酯中的消费量仅次于软质聚氨酯
17、泡沫塑料。 聚氨酯软泡多为开孔结构，具有密度低、弹性回复好、吸音、透气、保温等性能，主要用作家具垫材、床垫、交通工具座椅坐垫等垫材，工业和民用上也把软泡用作过滤材料、隔音材料、防震材料、装饰材料、包装材料及隔热材料等。按软硬程度，即耐负荷性能的不同，聚氨酯软泡可以分为普通软泡、超柔软泡、高承载软泡、高回弹软泡等，其中高回弹软泡、高承载软泡一般用于制造座垫、床垫。按生产工艺的不同，聚氨酯软泡又可分为块状软泡和模塑软泡，块状软泡是通过连续法工艺生产出大体积泡沫再切割成所需形状的泡沫制品，模塑软泡是通过间隙法工艺直接将原料混合后注入模具发泡成所需形状的泡沫制品。聚氨酯软泡的主要用途包括以下几个方面：
18、1.垫材：如座椅、沙发、床垫等，聚氨酯软泡是一种非常理想的垫材材料，垫材也是软泡用量最大的应用领域。2.吸音材料：开孔的聚氨酯软泡具有良好的吸声消震功能，可用作室内隔音材料。3.织物复合材料：玩具，等等。聚氨酯硬泡一般为室温发泡，成型工艺比较简单。按施工机械化程度可分为手工发泡及机械发泡；按发泡时的压力可分为高压发泡及低压发泡；按成型方式可分为浇注发泡及喷涂发泡。 聚氨酯硬泡主要用途有以下方面：1.食品等行业冷冻冷藏设备：如冰箱、冰柜、冷库、冷藏车等，聚氨酯硬泡是冷冻冷藏设备的最理想的绝热材料。2.工业设备保温：如储罐、管道等。 3.建筑材料：在欧美发达国家，建筑用聚氨酯硬泡占硬泡总消耗量的一
19、半左右，是冰箱、冰柜等硬泡用量的一倍以上；在中国，硬泡在建筑业的应用还不像西方发达国家那样普遍，所以发展的潜力非常大。4.交通运输业：如汽车顶篷、内饰件等。 5.仿木材：高密度（密度300700kg/m3）聚氨酯硬泡或玻璃纤维增强硬泡是结构泡沫塑料，又称仿木材，具有强度高、韧性好、结皮致密坚韧、成型工艺简单、生产效率高等特点，强度可比天然木材高，密度可比天然木材低，可替代木材用作各类高档制品。 6.灌封材料，等等。众所周知,有机多异腈酸以及低聚物多元醇是合成聚氨酯的两大主要原料。助剂用量虽少,却是多数聚氨酯材料的关键原材料。主原材料和助剂的发展,促进了聚氨酯新材料的开发。聚氨酯的助剂品种很多,
20、从功能上分有催化剂,扩链剂,交联剂(固化剂),阻燃机,发泡剂,泡沫稳定剂,抗氧剂,紫外光吸收剂,抗水解剂,杀菌剂,偶联剂,抗静电剂,脱模剂等等。随着聚氨酯(PU)泡沫塑料产品的迅速发展,各种密度的PU泡沫塑料相应产生,市场需要密度越来越低的PU泡沫。但低密度PU泡沫的压缩负荷较低,而人们希望密度低的泡沫具有高抗压值,因而提出了如何增加泡沫塑料硬度的课题。1.2.3聚合物多元醇的优点1 粘度聚合物多元醇是由不饱和大分子单体与乙烯基单体通过氢消除接枝和双键加成反应形成大分子单体分散剂，加之体系中固含量较高，这就使得接枝共聚产物的粘度较高，通常在4000mPas以上。2体系稳定性用于聚合物多元醇生产
21、的基础聚醚均是相对分子量较高的环氧乙烷和环氧丙烷的共聚物，提高了聚合物多元醇体系中聚合物粒子之间的空间位阻作用，使聚合物粒子之间的聚集受阻，体系较为稳定。3固体含量较高聚合物多元醇中乙烯基颗粒的粒径一般在25m，着利于单体快速转变成聚合物，提高了乙烯基单体在聚合物多元醇体系中的含量，通常在30以上。4优异的综合性能聚合物多元醇粒子交联系数低，为2045，粒子的特性粘度高，为0.3 ml/g0.55ml/g ,其结果即保证了聚合物多元醇的良好的加工性能，又使得生产制品有优异的力学性能和阻燃性能。本课题通过对聚氨酯泡沫塑料的配方的调整，研究聚醚多元醇对聚氨酯的物理力学性能的影响。第二章 实验部分2
22、.1聚氨酯的制备2.1.1 实验原料实验药品： 聚醚 330N 天津三石化 羟值：35mgKOH/g聚合物多元醇 xy-0401 江苏绿源 羟值：20-21mgKOH/g 固体含量40% xy-0301 江苏绿源 羟值：22-24 mgKOH/g 固体含量30% 有机硅泡沫稳定剂 jsy6504 江苏化工研究所扩链剂（二乙醇胺） 三乙烯二胺T-9（有机锡）发泡催化剂水发泡剂 HCFC141b 市售水 纯净水2.1.2 实验仪器：温度计 3支500ml塑料杯 10只1000ml塑料杯 5只2000ml塑料杯 3只电钻 1把5000g电子天平 1台500 g 电子天平 1台 美工刀 2把电炉 1台
23、500ml广口瓶 10个滴瓶 10个玻璃棒 3支铁模具 1个（自制2m1m1m）烘箱 1台万能力学实验机 1台 日本岛津 AG101TA游标卡尺 1把2.1.3 实验原理氨基甲酸酯高聚物(简称聚氨酯)顾名思义是由异氰酸酯和羟基化合物反应生成氨基甲酸酯作为其特征链节而命名的。在氨基甲酸酯高聚物的形成过程中，其基本反应如下：(1)异氰酸酯和胺基反应多异氰酸酯和多元醇(聚醚、聚酯或其它多元醇)反应生成聚氨基甲酸酯 O OnOCNRNCO +nHOOHHNCRNHCOOn (2)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和水先形成不稳定的氨基甲酸，然后分解成胺和二氧化碳 HNCO+H2O R
24、NCOOHNH2+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 H O HNCO+NH2 N CN 上述二项反应都属于链增长反应，后者还生成二氧化碳。因而既可看成是链增长反应，又可视作发泡反应。通常在无催化剂存在的条件下，上述异氰酸酯和胺基反应速率是很快的，所以在反应中不但使过量的水和异氰酸酯反应，还能得到高收率的取代脲，而且很少有过量的游离胺存在。这样，可以把上述反应直接看作是异氰酸酯和水反应生成取代脲。(3)脲基甲酸酯反应 氨基甲酸酯基团中氮原子上的氢与异氰酸酯反应，形成脲基甲酸酯O O NCONCO+NHCO C=O NH(4)缩二脲反应 脲基中氮原子上的氢与异氰酸酯反应形成缩
25、二脲 O H O NCNNCO+NHCNH C=O NH上述3, 4二项反应均属于交链型反应，一般说来，反应速度较慢，在没有催化剂存在下，需在110130下反应，在较高温度下，则反应速率较快。此外必须指出的是，缩二脲和脲甲酸酯链节都不太稳定，在较高温度下又能和过量的胺基反应生成脲基和氨基甲酸酯。 O H O HNCNH + NH2 2NCN CONH O H O H H O NCO + NH2 NCN +NCO CONH 综合上述4种反应概括起来有下列3种类型即: 链增长反应；气体发生反应和交链反应。 在聚氨酯泡沫塑料的制造过程中，这些反应都是以较快的速度同时进行着。在催化剂存在下，有的反应甚
26、至在几分钟内即能大部分完成。最后形成具有一定高分子量和具有一定交链度的聚氨酯泡沫体。2.1.4 聚氨酯的制备一、根据配方，计算实验时各组分所需要量。二、取料三、用天平，根据数据称量所需要量，将称量的聚醚、硅油、催化剂、发泡剂水加入A 杯中,搅拌30s ,使其均匀,称量的PAPI放在烧杯B中。四、用电炉加热使两杯温度为25五、用搅拌器先搅匀聚醚混合物，然后将PAPI倒入A中，同时按下秒表，开始计时，大该过4-5s，把混合物倒入模具中。六、加压，使泡沫密实。七、清洗实验设备，观察泡沫体有无明显缺陷。八、将泡沫体加工成所需尺寸以满足后期测量。2.2聚氨酯性能的测定2.2.1 表观密度（GB/T 63
27、43-1995）(1)定义 单位体积的泡沫材料在规定温度和相对湿度时的质量。(2)试样尺寸 100mm100mm50mm(3)操作 在电子天平上准确称取试样的质量，精确到0.01g，用千分卡尺测量试样的尺寸，精确到1%。(4)计算 d = 1106m / V 式中 d 密度，Kg/m3； m 试样质量，g； V 试样体积，mm3；2.2.2 撕裂强度（GB/T 10808-2006）(1)定义 使试样撕裂时的强度。(2)试样尺寸 试样应为无表皮，空洞以及模线的长方体。每个试样的一边应有45mm55mm长的切口，如果材料泡孔结构的主要方向（泡孔的取向）明显，则进行撕裂的试样切口面应和此方向一致，
28、即切口的长度方向应与泡孔的主上升方向相垂直。若不明显，试样切口的长度方向应考虑泡孔的主上升方向，并在报告中加以注明。 图2-1 试样外形图(3)操作 小心将试片展开，置于试验机的夹具上，调到合适位置，如图所示的方向给试片施加力。 图2-2 撕裂实验测试图夹具移动速度为50mm/min500mm/min，在撕裂过程中，如有需要保持试样的切口处于中心位置，可用锋利的道具进行辅助切割，例如用单面剃须刀。当试样撕至20mm5mm时，记录显示屏或者刻盘上的最大力值，如果试样在撕开30mm前破坏，则应重新取样进行试验。(4)撕裂强度的计算 F-试验仪器上所记录的最大撕裂力值，单位为牛顿（N）；d-试样初始
29、的平均厚度，单位为米（m）。2.2.3 压陷硬度（GB/T 10807-1989）(1)定义 用本标准规定的试验仪器，按本标准规定的试验步骤，使试样产生本标准规定的压陷所需的力，用牛顿表示。(2)试样尺寸 试样边长38020mm，厚度为502mm.(3)操作 把试样放在支撑板表面上，使试样中心或商定的位置，置于压头下方，一侧有凹的试样应时有凹的一侧向支撑板。使压头缓慢下降，在试样表面施加52N的力，测量其试样厚度。压头以（10020）mm/min的速度压陷试样，压入试样厚度的（702.5）%后，再以同样的速度卸载。重复加载和卸载三次后，立即压陷试样，压入试样厚度（401）%，保持（301）s，
30、记录相应的力（N），然后卸载。2.2.4 拉伸强度（GB/T 6344-1986）(1)定义 拉伸试样至断裂为止，单位面积所承受的最大拉伸应力。(2)试样的制备 硬质泡沫塑料质地较脆，应先用刚锯截取试样，然后用砂纸打磨成试样尺寸。(3)操作 测量试样的横截面积，精确到0.05mm。将试样置于夹具上，慢慢调节样品在中心轴上，开动设备至试样断裂，记录最大应力5。(4)计算 =Fm/（lh） 式中 试样破坏的最大载荷，MPa；Fm 最大拉力，N； l 试样宽度，mm； h 试样宽度，mm 2.2.5 回弹率（GB/T6670-1997）(1)定义 使一个给定直径和质量的钢球在规定高度上自由落在泡沫塑
31、料上，计算钢球回弹的最大高度与钢球落下高度比值的百分率即为回弹率。(2)试样的制备 试样为长方体，上下两个表面应互相平行。试样不允许带有表皮。试样长100mm，宽100mm，高502mm。(3)操作 将状态调节后的试样水平放置于回弹仪的测试位置，通过调节使钢球底部从固定位置到泡沫塑料表面的落下高度为460.在释放装置上固定钢球，然后是钢球自由下落。对每一个试样做3次回弹，取3次回弹中的最大值。每次回弹高球应落在试样表面的同一位置上，并且两次回弹的时间间隔应控制在20S之内。如果钢球在回弹过程中碰到或者弹出测量装置，所得数据无效，需重新补做。(4)计算 R-回弹率，%H-钢球回弹高度，mm -钢
32、球下落高度，mm 2.2.6 断裂伸长率(GB/T6344-1996)(1)定义 试样断裂时标距的增加量与原标距之比的百分率(2)试样的制备 如果产品的泡孔具有明显的方向性（泡孔取向），在制备拉伸试样时，应当使试样的纵轴垂直于泡孔的长轴方向。试样 横 截 面应为长方形，不带表皮层，无明显缺陷，拉伸试样应用刀模冲切。刀模尺寸按下图要求，试样厚度应是10-15 mm之间。(3)操作 材料在按5.4的规定进行状态调节后，在要冲切试样范围内，取五个均匀分布的点测量材料的厚度。或者也可以在每个冲切试样的部位测量二个点。厚度测量应按照GB/T 6342进行，测得的数值之间的差距不得超过士2000冲切试样，
33、并用两条平行的基准线标出标距，标距间隔在25-50 mm之间，测量精度为士l%将试样夹在试验机的夹具内，仔细而对称地调整，使拉力均匀地分布在试样的横截面上，开启试验机。记录最大的载荷（测量精度为土100）以及试样断裂前瞬间两基准线内侧的距离（测量精度为士1.25 mm)。断裂在标距外的试样作废。(4)计算 E=L-L0/L0 E-断裂伸长率 L0-材料初始长度 L-拉伸后的长度 第三章 实验结果与讨论3.1 配方影响因素3.1.1 聚醚多元醇的影响聚醚多元醇的羟值、官能度以及分子结构对聚氨酯制品的有直接的影响。多元醇制造中可以采用不同的类型、不同配比的原料、不同的制造条件以及不同聚合度而制成不
34、同的多羟基组分，以满足各种聚氨酯制品的需要。通常，聚醚多元醇的官能度大、羟值高，则制得的泡沫塑料硬度大，机械性能好，耐温性能佳。但这种聚醚多元醇黏度大，与其他组分混合不好，给发泡工艺带来困难。聚醚多元醇含有1 种固体有机填料的特殊键合分散体系，在发泡过程中，分散体中的聚合物微粒附着在聚氨酯泡沫网络上，在网络间有化学键接合，可大幅度提高泡沫体的网络强度和承载能力，对泡沫制品起增强作用。同时聚合物微粒附着在泡孔壁上起弱化作用，使泡孔较易打开，增加开孔率。聚醚多元醇作为反应的主要原料，其用量比决定了体系的反应是否充分、泡沫塑料的泡孔结构以及树脂基体结构，这些对性能都十分关键。配方1 质量份330N
35、0-100xy-0401 0-100HCFC-141b 27水 2.2-4.2三乙烯二胺 0.2-0.8T-9 0-0.2有机硅泡沫稳定剂 0.8-1TDI 20/801. 聚合物多元醇对泡沫性能的影响A. 对压陷硬度的影响图3-1 聚合物多元醇对泡沫压陷硬度的影响上图为xy-0401加入的份数与制品的压陷硬度的关系图，从图中我们可以看出随着聚合物多元醇的份数的增加，制品的压陷硬度也随之以近似线性的关系增加。聚合物多元醇中的聚合物颗粒实际上是乙烯基单体的高分子聚合物,它通过化学键合的方式与聚酯多元醇相连接,能够均匀地、有序地附着在聚氨酯网络上,当PES2MPUE受到外界拉伸应力或冲击应力作用时
36、,部分软段将伸展或收缩,硬段在应力方向上定位, GPOPs的加入以及它本身为高相对分子质量、大体积侧链结构,增加了分子链的旋转空间位垒和内摩擦力,即增加PES2MPUE分子链节的刚性,起到了强化、支撑硬段和阻碍软段滑移的作用,这样就大大提高了微孔泡沫体网络的承载能力。所以我们可以得出结论，提高聚合物多元醇在原来中的份数可以有效的提高制品在压陷性能上的力学强度，从到得到有高压陷强度的高回弹体。B对撕裂强度的影响 图3-2 聚合物多元醇对撕裂强度的影响从上图的现象可以看出，聚合物多元醇对制品的撕裂强度的影响不是很明显，有着细微的变化。随着聚合物多元醇的增加，制品的撕裂强度也随之有也很细微的增强。所
37、以得出结论，提高聚合物多元醇的用量，对制品的撕裂强度的补强仅有着细微的作用。C对拉伸强度的影响图3-3 聚合物多元醇对拉伸强度的影响上图为聚合物多元醇在原料中所占的份数不同对最后制品的拉伸强度的影响曲线。从图中我们发现刚开始制品的拉伸强度随着聚合物多元醇有着叫明显的上升，力学性能也随之大幅度的上升，原因是羟基的增多使得，反应中的交联点也随之增多，制品的交联度也增大，抗拉伸性能也有较明显的改善，但是如果过分的增加羟基的份量会使反应时出现过度交联的现象，使得后面的发泡过程中会出现发泡困难的现象，所以适量的聚合物多元醇可以增加制品的力学性能。自我们把聚合物多元醇的份数调整到60以后，我们继续增加聚合
38、物多元醇的量，我们发现制品的拉伸强度虽然在继续上升但是上升趋势已经明显变缓，当增加至80份以后，就变的更加缓慢。所以我们得出结论聚合物多元醇是可以很好的改善制品的拉伸强度，但是过多的提高聚合物多元醇的用量，会导致从中的收益降低。适当的提高聚合物多元醇的的量才可以达到最佳的性能。D对制品回弹率的影响图3-4 聚合物多元醇对回弹性能的影响上图为聚合物多元醇的不同用量对制品的回弹率的影响。聚合物多元醇如果使用过多，聚合物多元醇中的有机固体颗粒可以附着在泡壁表面使得开孔变得容易，开孔几率过度增大，制品会发生严重的回缩，所以从图中可以不难看出，回弹率在聚合物多元醇用量从20上升到60时，回弹率有着一定的
39、下降。在聚合物多元醇用量不超过60份时，制品的回弹率是不断的下降的，当聚合物多元醇用量超过60份时，回弹率的下降的不是很明显了。也就是说聚合物多元醇对制品的回弹率是有一定的限制的，当用量超过某个值时，回弹率的下降也就不是那么明显了。所以需要找个适合的值，使制品的在一定的聚合物多元醇用量时，达到最适合的回弹效果。E对制品断裂伸长率的影响 图3-5 聚合物多元醇对撕裂强度的影响上图为聚合物多元醇的用量对制品的断裂伸长率的影响，聚合物多元醇中聚合物颗粒实际上是乙烯基单体的高分子聚合物,它通过化学键合的方式与聚酯多元醇相连接,能够均匀地、有序地附着在聚氨酯网络上,当PES2MPUE受到外界拉伸应力或冲
40、击应力作用时,部分软段将伸展或收缩,硬段在应力方向上定位, GPOPs的加入以及它本身为高相对分子质量、大体积侧链结构,增加了分子链的旋转空间位垒和内摩擦力,即增加了PES2MPUE分子链节的刚性,起到了强化、支撑硬段和阻碍软段滑移的作用,这样就大大提高了微孔泡沫体网络的承载能力和强度。图中可以很明显的看出060份的聚合物多元醇时，制品的断裂伸长率是随着聚合物多元醇的用量的增加而不断的降低。但是当聚合物多元醇的用量超过60-80份时，这种变化就显得比较细微，聚合物多元醇的用量对制品的断裂伸长率的影响逐渐减小。2.不同的聚合物多元醇对制品的力学性能的影响Xy-0301份数压陷硬度/N撕裂强度N/
41、 cm拉伸强度Kpa回弹率%断裂伸长率%20443.2636130140583.7845627460733.9975224480894.1112482251001154.513446207表3-1 xy-0301份数对制品力学性能的影响使用xy-0301时对制品的力学性能影响是相似的，只是不同的羟值造成的影响大小不同。当使用羟值较大的聚合物多元醇作出的产品在压陷硬度，撕裂强度，拉伸强度方面不如羟值较小的xy-0401，但是在回弹率与断裂伸长率上有了较明显的改善。所以我们根据产品的用途，以及适用范围选择不同羟值的聚合物多元醇作为原料，可以得到不同用途的制品。3.1.2 异氰酸指数对泡沫性能的影响（以xy-0401添加40份为研究对象）A异氰酸指数对密度的影响图3-6 异氰酸指数对密度的影响上图为异氰酸指数对制品的密度的影响曲线，当异氰酸指数从90上升到110时，异氰酸酯变过量，多余的NCO会与水发生反应，产生二氧化碳使得气泡变大，制品的密度成下降趋势，但是当继续提高异氰酸指数时，密度的下降并没有前面的那么明显，下降趋势慢慢变缓，最后2点几乎趋近于一个平台。B异氰酸指数对回弹率的影响 图3-7 异氰酸指数对回弹率的影响上图为异氰酸指数对制品的回弹率的影响，由于过量的NCO 可