聚氨酯硬泡材料性能不够好怎么办？

安徽伟志全聚氨酯产品厂家今日分享：聚氨酯硬泡材料性能不够好怎么办？

聚氨酯包胶轮 包胶轮www.ahweizhi.cn硬泡材料由于其保温性能卓越以及物理强度高，多用于建筑保温、管道保温、冷藏车、冰箱冷柜等领域。因此，在聚氨酯硬泡的研发中，不但要提高硬泡的保温性能，还要兼顾其物理强度等其他性能。其中，硬泡生产时添加剂的使用犹如炒菜时调料的使用一般重要。在固定起泡剂和成品密度的情况下，减少泡孔尺寸和添加阻碍热传递的添加剂是提高材料保温性能的两种主要方案。因此，一举两得的办法就是选取一种不但有成核作用还有阻碍热传递的作用的添加剂。

理论上，聚氨酯硬泡材料中添加剂的效果主要受四点因素影响：1）材料的相容性，2）添加的方法，3）分散的效果，4）添加量。在添加剂的使用中必须避免自聚作用，因为添加剂的自聚将导致硬泡材料出现更高的开孔率，从而降低保温性能和物理强度。由于聚氨酯与不同添加剂的相容性有所区别，不同的添加剂的添加量和添加方式可能有所区别。

近年，棒状的纤维素纳米晶 （Cellulose Nanocrystal，CNC ）引起了聚氨酯研发人员的兴趣。CNC的机械性能很强、表面容易通过化学修饰接枝多种官能团、密度较低、生物相容性较好、来源于多种可再生资源。这些特性中表面可修饰性引起了小编的注意。众所周知，聚氨酯材料的制备和多种大宗塑料不同，是通过多异氰酸酯与多元醇的化学反应合成氨基甲酸酯基团，形成微观的交联网络这种“反应成材”的方式生产的。所以添加剂不能与“组合料”中的多元醇发生化学反应。而CNC含有多个羟基是一种“多元醇”，因此，它与多元醇的相容性较好，而且在“反应成材”的过程中也可以生成氨基甲酸酯基团与聚氨酯材料生成共价键。这种共价键的作用使得CNC可以很好地与聚氨酯材料相容。

CNC的透射电镜照，图片来自Industrial Crops & Products

澳大利亚昆士兰大学的Martin教授带领的团队将CNC用于聚氨酯硬泡材料中，发现CNC的加入不但可以提高硬泡的物理强度和保温性能，还不会增加硬泡的密度和生产难度。从下面四个图表中可以发现，CNC的最优添加量是0.4 wt%（对应材料：FC4U）。FC4U的各项参数均优于其他试验品：生产时间最短（相对减少了10%）、泡孔尺寸最小（相对减少了10%）、泡孔大小最均匀、成品导热系数最低（降低了~1 mW/mK）、闭孔率最高（提高了10%）、机械强度最高（相对提高了10-20%）。

表1. 试验的配方及其参数，英文内容来自Industrial Crops & Products

图1. 材料的扫描电镜照片和泡孔尺寸，图片来自Industrial Crops & Products

图2. 材料的热导率，图片来自Industrial Crops & Products

表2. 材料的机械强度，英文内容来自Industrial Crops & Products

最后，Martin的研究团队用形象的图片解释了CNC提升材料性能的机理。均匀混合于反应液中的CNC在发泡过程中与聚氨酯反应，因此被固定于泡孔壁中，其中CNC犹如钢筋混凝土结构中的钢筋。因为CNC的长度与泡孔的尺寸相近，所以材料在受到外力的作用时CNC可作为“钢筋”抵御来自各个方向的压力。值得关注的是，CNC与异氰酸酯可以反应是CNC可以嵌入泡孔壁的关键因素，否则CNC可能出现在材料的任何地方，甚至有可能破坏泡孔结构。

图3. CNC作用的机理，图片来自Industrial Crops & Products