MDI型软质聚氨酯大块泡沫的开发.doc

深圳聚氨酯国际会议论文集MDI型软质聚氨酯大块泡沫的开发佐伯和德，村上俊介，畏罔毅 陈海龙，崔逸龙(日本聚氨酯工业株式会社综合技术研究所)(日本聚氲酯工业株式会社上海事务所)I}l概要：软质聚氨酯大块泡沫被广泛应用于多种甩途特剐是在中国，主要应用干家具，床上用品 及服装等方面，而TDI作为这些制品的主要原料长年被大量使用近年来，家具及床上用品用途所 使用的泡沫要求具有高回弹性针对这一需求，日本聚氨酯工业株武会社开发了以垒MDl为主原料 的高回弹泡沫由于MDI在不用接枝聚醚多元醇时也能得到高硬度及高回弹性的泡沫所以，这种 全MDl泡沫不需要使用价格昂贵的接枝聚醚多元醇在本报告中就所开发的几种MDI软质聚氯酯大 块泡沫的特长进行介绍并且，对向欧洲出口家具中所需使用的难燃泡沫(CMHR)也进行介绍，1前言 软质聚氨酯大块泡沫具有连续气孔构造的可弯曲性，可生产成各种间歇厚板状的块状泡沫或连续长 条块状泡沫，按照不同用途切割加工成适当大小、形状后使用软质聚氨酯大块泡沫从原料组成可分为 聚醚型和聚酯型现在，因聚醚型软质聚氨酯大块泡沫具有较好的回弹性及良好的耐水解性，且具有优 良的经济性，而被广泛应用。

1996年中国国内的软质聚氨酯泡沫的发泡量为232 000t，2001年预测为 350000t年增长率接近9％软质聚氨酯大块泡沫的发泡量占国内软质聚氨酯泡沫的发泡总量约 85％以上相当于东南亚地区全部软质聚氨酯泡沫的发泡量50％左右在中国，软质聚氨酯大块泡沫的 主要用途为家具、床上用品、服装及鞋类等方面近年来，特殊用途的聚氨酯大块泡沫及汽车方面的需 求也增长很大其中，在家具和床上用品用途上所使用的聚氨酯泡沫，朝高回弹方向发展 原有的软质聚氨酯大块泡沫和高回弹软质聚氨酯大块泡沫(HR大块泡沫)的基本配方如表1所示 正如表中所显示的那样，高回弹大块泡沫中，接枝聚醚多元醇的使用成为非常重要的技术为厂能满足 家具和床上用品用途所要求的弹性特征，必须要使用比原有聚醚多元醇分子质量更大的多元醇但是， 这样的高分子质量聚醚多元醇的使用会使泡沫的硬度降低要维持高回弹的特性，并要赋予这些家具和 床上用品所必要的泡沫硬度，就需要使用接枝聚醚多元醇这样的特殊多元醇表1 TDI大块泡沫的配方例日本聚氨酯工业株式会社从MDI的构造特性出发，利用MDl比TDl更易得到较硬泡沫的特征及其 反应活性更高因而更能提高生产效率。

另外，与TDI相比，MDI的蒸气压相当低，能够改善作业环境等Utech Asia／PU China 2002方面考虑开发了以MDI为主原料的高回弹全MDI软质聚氨酯大块泡沫以下就所开发的高回弹全 MDI软质聚氨酯大块泡沫的配方例和特性进行介绍 2实验 2．1原料 2．1．1异氰酸酯 全MDI软质聚氨酯大块泡沫制造所用异氰酸酯如表2所示CORONATE为日本聚氨酯 工业株式会 社的注册商标名称CEW系列为MDI软质聚氨酯大块泡沫制造所用异氰酸酯的开发名 表2异氰酸酯名称和代表性状2．1．2多元醇所使用的多元醇的名称和代表特性数据如表3所示聚醚多元醇A为TDI型软质聚氨酯大块泡沫用 多元醇，是原有的通用型产品聚醚多元醇B、c为高回弹大块泡沫用多元醇本实验所使用的接枝聚醚 多元醇采用原有的TDI型高回弹大块泡沫用的接枝聚醚多元醇 表3多元醇名称和代表性状2．t．3助剂所使用的助剂有稳定剂、催化剂、匀泡剂稳定剂二乙醇胺在必要时添加催化剂使用现有的金属 类催化剂和三级胺类催化剂在MDI型软质聚氨酯大块泡沫的发泡时，三级胺类催化剂是必不可少的 考虑到泡沫的通气度，匀泡剂应选择活性不同的类型。

2．2发泡条件 实验室的泡沫成型采用CANNON VIKING公司制造的小型多组分低压发泡机和小型连续生产线，成型的泡沫尺寸为1 0001Tim×3 000mrn×700nm发泡条件如表4所示 表4多组分低压发泡机的成形条件．原料温度／℃ 25±3吐出量／kg·minl 40 空气混入量／L·min一1O．2 搅拌速度／r·min一13000 搅拌棒类型 棒状传送角度 2 2．3物性试验所得泡沫物理性能按照JIS K6400进行测定因泡沫物性受环境影响较大，成形的泡沫需在23℃、 50％RH的环境下放置72 h后进行各种物性测定巍圳囊氨蘸嚣酝会议论文集 ’91’3结果 3．1奎MD{软质聚戴酯大块泡沫+ 全MDI软质聚氨酯犬蛱泡沫由于MDI所具有的构造特性，不鬻使用接技聚醚多元醇也能褥到较高的 泡沫硬度和高回弹性另外，因使用大分子质量多元醇，酉箭得柔软弹性的泡沫全MDI软艨聚氨酯大 块泡沫的代表配方例及代表物性如表5所示表5金MDI软质聚氨酯大块泡沫配方例及代袭物性 ——¨———__—_-—__——_-—__—__——_-—_H——Ⅷ_—__，—-——H*——_——_-—_*，Jw_——_——_-—__——_——___—Ⅷ_—__——_-—__——__———————————————一一一A B众所周翔，MDI抟末端NCO基圈静菠应活性比TDl要裹。

擞据这一特长可制得比愿有的TDI型软 质聚氨酶大块泡沫具有宽异氰酸酯指数的沲泳困此，垒MDI软壤聚氨酯大块泡沫具有攀就异氰酸酯和 多元醇的配合眈率的改变来调节泡濂硬度的离生产效率静特性采用鬣方B对NCO Index猖泡沫硬度的 关系如图1所示正如图中所显示的郄样，可以得到NCO Index在70～120、硬度可做成41～181 N／314cn-，2、非常鬃软泡沫到适合用于床垫的高硬度泡沫这样宽幅的范围配方B具有在水添加照为3．5份， NCO Index即使褒70～120变化，其泡沫密度也不会有很大变他的特点备荨_【c／芒gH嚣NNcIndex 豳1全MDI欺质聚氯酯大块泡沫的NCO Index和泡沫硬度的关系(配方B) 泡沫密度与骧存TDI丈块泡沫媚网，可以遁过水添加量豹变化进行调整配方B的水添加量和泡沫 密度的关系摇霉2爨示承添搬量鸯2．5--4．0对爵得到泡漾密度35--46 kg／ms的大块泡沫水添搬量为．92． Utech Asia／PU China 20024．0H上时，要得到更低密度泡沫的话，必须调整配方B中的催化剂和匀泡剂、稳定剂rE l ＼ 能 稍 蠼 H日掌_【∞／N＼避肇蠼赠鼎一 ^---一J一¨”种柚“∞¨仰柚加0水份／pbw 泡沫密度／kg-1Tl。

图2全MDI软质聚氨酯大块泡沫的水图3全MDI软质聚氨酯大块泡沫的 添加量和泡沫密度的关系(配方B)密度和硬度的关系(配方B) 因此，所开发的全MDI软质大块泡沫具有泡沫稳定性好和高反应活性，通过配合比和水添加量的变 化，可制得密度和硬度范围广的泡沫的特征配方B的配合比与所得泡沫密度、硬度变化如图3所示 图4示全MDI软质聚氨酯大块泡沫(配方B)和TDI型HR大块泡沫的发泡特性比较从图中可以 看出，因MDI反应活性高，通过使用CEW系列异氰酸酯，可以得到与原有TDI型HR大块泡沫同样发 泡特性和稳定性的泡沫并且，可以沿用原有发泡设备来进行生产∞ 蛐∞们z＼R毯加00 50 100 150 鲫印们卸呻鲫鲫蚰加0时间／S0 20 40 60 80一●一TDI 一▲一MDI变形／％图4全MDI软质聚氨酯大块泡沫和TDI型图5全MDI软质聚氨酯大块泡沫和TDI型HRHR大块泡沫的发泡特性比较(配方B) 大块泡沫的应力一弯曲特性比较(配方B1此外，全IVlDl软质聚氨酯大块泡沫特有的特征为其弹性特性图5示全MDI软质聚氨酯大块泡沫 (配方B)和TDI型HR大块泡沫的应力一弯曲特性比较。

这两种泡沫的硬度都为130N／314cm2(25％ ILD)从图中可知，配方B的MDI大块泡沫，其20％的变形比TDI大块泡沫的应力小但是，40％以 上时MDI大块泡沫的应力急剧增高由于具有这一特性，可使得MDI大块泡沫表面触感柔软，而在坐着 或躺着时有结实感觉的高回弹性泡沫 CEW一175所制得的全MDI大块泡沫因具有高的反应性和泡沫稳定性，可制得各种密度、硬度的高回 弹泡沫然而，在机械强度及低密度产品的成形与原有的TDl大块泡沫相比还需要改进现在正在开发 的CEW．197就是为改进上述性能而开发的低粘度MDI使用CEW-197的配方例和物性值如表6所示 但是，CEW-197由于在制造上和生产成本上的问题，还需要更进一步进行研究深圳聚氯酯国际会议论文集·93泡沫密度假／m3，36．5 37．O37．1泡沫硬度AN／314c南2 120 148176 落球回弹率／04 5858 56 拉伸强度以：璐148163180 伸长率／％199193156 撕 裂强度／N／cm 7，68．2 8．9 干热压缩永久变形／％ 6．98．38．83．2MDI型大块泡沫 CEW系列也可与TDI并用，CEW一175B可以添加5％～20％的TDI。

其代表配方例如表7所示表7 MDI／TDI大块泡沫的配方例及代表物性泡沫密度／kg／rn343．6 37．033．3 泡沫硬度／NZ314cm2 131 92 58 落球回弹率／％61 6062 拉伸 强度／kPa 119 8888 伸长 率／％111 126 137 撕裂 强度巾4／cm 3．6 3．23．O 王 垫垦塑查叁．壅受!塑!：! !：! !：!正如表7所示的那样，CEW一175B加TDI会使NOD含量变高，并随着TDI添加量增大，所制得的泡 沫密度变低但是TDI的添加量过多，会使泡沫通气性调整产生困难此外，可制得非常柔软、反弹率 (BR)为60％以上的高回弹性泡沫但由于TDI添加量增大会使泡沫硬度下降，难以制得高硬度泡沫， 所以必须有限地添加TDI3 3 CMHR泡沫高回弹泡沫的用途大多应用于家具和床上用品这些制品也常常会出口到欧洲出口欧洲的家具和 N上NY摄求具有难燃性，必须使用CMHR泡沫CMHR全MDI软质聚氨酯大块泡沫配方例和物性如 表8所示和原有的TD!大块泡沫相同，可通过添加磷酸酯类难燃剂或三聚氰胺等难燃剂来达到难燃标 准BS5852如表8所示的那样，添加难燃剂的CMHR泡沫也不必使用接枝聚醚多元醇，可制得适合家具 和床上用品用弹性特性和伸长率的泡沫。

·94·Utech Asia／PU Chim 2002表8全MDI软质聚氨酯大块泡沫的配方例及代表物性4结论日本聚氨酯工业株式会社开发的CEW系列是一种不使用接枝聚醚多元醇，可制得从低硬度到高硬度 的高回弹泡沫的全MDI异氰酸酯CEW系列可与CORONATET-80并用，制得低密度、高弹性的泡沫 通过添加现有的难燃剂，可制得符合出口欧美难燃要求的家具和床上用品制造用CMHR大块泡沫。