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(qiáng)度，保證發(fā)泡過程正常進(jìn)行。在聚醚多元醇體系中，通常使用的催化劑是叔胺和有機(jī)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(qiáng)烈的促進(jìn)作用，而有機(jī)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(jìn)行反應(yīng)體系各種類型反應(yīng)的調(diào)整，可以制備負(fù)荷性能優(yōu)良、泡孔結(jié)構(gòu)細(xì)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(jī)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(fù)荷能力在一定程度上可以通過催化劑及其配合進(jìn)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(xì)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(jī)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(zhǔn)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。