聚氨酯泡沫

泡沫塑料是聚氨酯合成材料的主要品種之一，它的主要特征是多孔性，因而相對(duì)密度小，

比強(qiáng)度高。根據(jù)所用的原料不同和配方變化，可制成軟質(zhì)、半硬質(zhì)和硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料等幾種；若按所用的多元醇品種分類(lèi)又可分為聚酯型，聚醚型和蓖麻油型聚氨酯泡沫塑料等；若按發(fā)泡方法分類(lèi)又有塊狀、模塑和噴涂聚氨酯泡沫塑料等類(lèi)型。

聚氨酯泡沫塑料應(yīng)用范圍十分廣泛，幾乎滲透到國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)，特別在家具、床具、運(yùn)輸、冷藏、建筑、絕熱等部門(mén)使用得十分普遍，已成為不可缺少的材料之一。成為塑料中應(yīng)用范圍最廣的品種之一。聚氨酯軟泡主要應(yīng)用于家具、床具及其他家用品，如沙發(fā)和座椅、靠背墊，床墊和枕頭；聚氨酯硬泡主要用于絕熱保溫，冷藏冷凍設(shè)備及冷庫(kù)，絕熱板材，墻體保溫，管道保溫，儲(chǔ)罐的絕熱，單組分泡沫填縫材料等。

聚氨酯泡沫用途

1. 高效節(jié)能，填充后無(wú)縫隙，固化后粘結(jié)強(qiáng)固。

2. 防震抗壓，固化后不開(kāi)裂，不腐化，不脫落。

3. 具有超低溫?zé)醾鲗?dǎo)率，耐熱保溫。

4. 高效絕緣，隔音，固化后防水防潮。

5. 本填縫劑可粘附在混凝土，涂層，墻體，木材及塑料表面 。

聚氨酯泡沫應(yīng)用范圍

本產(chǎn)品業(yè)務(wù)領(lǐng)域：門(mén)窗工程安裝，家庭裝修等。

1. 密封固定木質(zhì)，塑鋼，鋁合金及其他金屬門(mén)窗框。

2. 包裹密封電纜電線(xiàn)盒，空調(diào)管，保溫冷熱水管。

3. 填充磚石建筑的空洞；填補(bǔ)船體的空隙。

4. 家庭維修：填充孔洞縫隙，地磚、地板的修補(bǔ)。

5. 造景園藝：插花，園藝造景、布景，輕便美觀。

6. 廣告展覽：模型、沙盤(pán)的制造、展板修補(bǔ)。

7. 包裝運(yùn)輸：瞬間將貴重易碎商品包裹。

8. 冷藏空調(diào)：冷庫(kù)、空調(diào)機(jī)周邊的填縫、密封保溫。

聚氨酯泡沫使用說(shuō)明

a) 清除施工表面污物、油脂，并用少許水份濕潤(rùn)待填充部位。

b) 在5℃-40℃溫度范圍內(nèi)使用，若在寒冷季節(jié)施工，建議將罐體在30℃的環(huán)境中預(yù)熱。

c) 使用前用力搖動(dòng)1分鐘以上。

d) 摘下護(hù)蓋，旋上專(zhuān)用施工槍?zhuān)怪霉摅w，慢慢按動(dòng)槍柄，出料正常即可施工。施工時(shí)罐體處于倒置狀態(tài)。

e) 施工完即用清洗劑除去槍嘴和閥門(mén)上的殘留物，以免固化堵塞。

f) 20-30分鐘表干，24小時(shí)內(nèi)形成彈性填充結(jié)構(gòu)。

g) 成型填充物可切割、打磨、噴涂，本品不耐紫外線(xiàn)，建議進(jìn)一步涂裝。

h) 有效期18個(gè)月，生產(chǎn)日期見(jiàn)罐底。

聚氨酯泡沫注意事項(xiàng)

a) 將料罐放在兒童觸及不到的地方。

b) 禁止刺穿、燃燒料罐及空罐，施工時(shí)遠(yuǎn)離火源和熱源。

c) 運(yùn)輸、保管過(guò)程中嚴(yán)禁明火，避免撞擊和日光曝曬，罐體溫度不得超過(guò)45℃。

d) 施工時(shí)需戴好防護(hù)目鏡和手套并保證通風(fēng)良好。

e) 如果泡沫觸及眼睛或皮膚，請(qǐng)立即用大量水沖洗，必要時(shí)請(qǐng)就醫(yī)。

f) 不可倒置，正常狀態(tài)下罐體處于壓力狀態(tài)，處置不當(dāng)會(huì)有爆裂危險(xiǎn)。

g) 本品含有異氰酸酯成份，未固化泡沫具有刺激性。

聚氨酯泡沫事故實(shí)例

上?！?1·15”特別重大火災(zāi)事故已經(jīng)奪去了53條鮮活的生命。盡管事故是由無(wú)證電焊工違章操作引起的，但已查明，真正的幕后殺手卻是這些尼龍織網(wǎng)、毛竹片、聚氨酯泡沫。

對(duì)于聚氨酯泡沫，國(guó)際上是否作為不可或缺的建筑裝飾材料，想必相關(guān)部門(mén)是清楚的。事實(shí)上，國(guó)內(nèi)一些建筑裝飾企業(yè)看重的是它的優(yōu)勢(shì)，比如與同類(lèi)產(chǎn)品相比，裝飾效果比較好，粘結(jié)強(qiáng)、防震抗壓、具有超低溫?zé)醾鲗?dǎo)率、隔音等，因而在建筑裝飾中大量被使用。正因?yàn)橛羞@樣的優(yōu)勢(shì)，相比幾次亡人的火災(zāi)，自然不會(huì)給整個(gè)建筑裝飾市場(chǎng)太大的沖擊。

對(duì)于聚氨酯泡沫的控制，依然停留在人口密集的公共場(chǎng)所。不少地方也出臺(tái)了相關(guān)規(guī)定，深圳就出臺(tái)了《關(guān)于禁止公眾聚集場(chǎng)所使用聚氨酯泡沫材料裝修、裝飾的公告》，并對(duì)公共場(chǎng)所落實(shí)檢查整改。而至于建筑的外立面使用聚氨酯泡沫，似乎還未引起相關(guān)部門(mén)的警惕。從上?！?1·15”火災(zāi)案來(lái)看，控制聚氨酯泡沫的使用，顯然不能僅停留在人員密集的娛樂(lè)場(chǎng)所、商場(chǎng)、超市等公共場(chǎng)所，對(duì)于人口密集的企業(yè)用房、高層居民住宅的外立面包括室內(nèi)裝修同樣需要控制，并且有必要規(guī)定或采取強(qiáng)制的措施。

針對(duì)上?！?1·15”重大火災(zāi)，有關(guān)專(zhuān)家呼吁，應(yīng)從更大層面上盡快出臺(tái)規(guī)定，比如建筑工地腳手架必須用難燃和不燃材料搭建，杜絕聚氨酯泡沫用于外墻保溫和室內(nèi)裝修，必須用難燃的物質(zhì)代替。這關(guān)乎整個(gè)建筑裝飾材料行業(yè)的利益，況且在當(dāng)前轟轟烈烈的城市化建設(shè)、旺盛的市場(chǎng)需求情況下，必然會(huì)動(dòng)一發(fā)牽全身，必定會(huì)有一番激烈的博弈。在這樣的背景下，叫停聚氨酯泡沫，似乎難度相當(dāng)大。

事實(shí)上，不僅是聚氨酯泡沫，國(guó)內(nèi)的建筑裝飾材料可謂琳瑯滿(mǎn)目，難免魚(yú)目混珠。由此，在關(guān)乎人命，基于對(duì)生命的尊重下，確實(shí)需要相關(guān)部門(mén)對(duì)建筑裝飾材料疏理一番，或權(quán)威發(fā)布，讓公眾明晰發(fā)生火災(zāi)時(shí)，哪些有毒甚至劇毒，哪些安全性比較高，讓公眾理性選擇，這同樣也是防患于未然。

火災(zāi)防范是一個(gè)系統(tǒng)工程，完備的防火設(shè)施、人們的防火意識(shí)、快速的應(yīng)急救援機(jī)制，都能最大限度地減少火災(zāi)的發(fā)生或降低危害，但最大程度上控制或叫停使用諸如奪命的聚氨酯泡沫等劇毒材料，也須納入防火系統(tǒng)工程范疇。同樣，對(duì)于房屋建筑如何防火，發(fā)生火災(zāi)時(shí)如何利于救援，都需要從科學(xué)的角度進(jìn)行考量，也就是從源頭上堵塞漏洞，減少悲劇的發(fā)生。

聚氨酯泡沫廢舊產(chǎn)生回收

軟質(zhì)泡沫的回收利用技術(shù)可分為兩大類(lèi)，一是物理法，二是化學(xué)法。物理法回收技術(shù)是采用粘結(jié)加壓成型、作填料、擠出成型等辦法，對(duì)泡沫塑料進(jìn)行回收再利用的一種方法，該方法簡(jiǎn)單易行，也比較成熟，但回收來(lái)的泡沫適合作低檔產(chǎn)品，而且老化淘汰的更快?；瘜W(xué)法回收技術(shù)工藝相對(duì)復(fù)雜，工業(yè)化成熟較晚，直到現(xiàn)在新的降解方法仍不斷出現(xiàn)，但最終回收物制得的泡沫性能較好。

下文介紹軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的兩種回收方法

聚氨酯泡沫物理回收法

1）粘結(jié)加壓成型

這種方法是通過(guò)粉粹機(jī)把聚氨酯軟質(zhì)泡沫粉粹成3—10毫米的碎料，放入帶有攪拌器的容器里，噴灑反應(yīng)型、單組份濕固化型多苯基多亞甲基多異氰酸酯類(lèi)粘合劑，粘合劑用量約為廢舊料質(zhì)量的5%-10%，混合均勻后，將噴上膠液的泡沫放入模具中模塑，按適當(dāng)?shù)膲嚎s比，室溫固化12小時(shí)，或150℃下保持40分鐘，即得成品。得到的回收泡沫可用作包裝、汽車(chē)襯里、地毯被襯、支撐物等低檔部件。

粘結(jié)加壓成型回收聚氨酯泡沫，是所有回收方法中最簡(jiǎn)單也是最成熟的一種方法，它工藝簡(jiǎn)單、投資少，適合中小企業(yè)應(yīng)用。據(jù)報(bào)道，僅美國(guó)每年就有20萬(wàn)噸以上的軟質(zhì)泡沫廢料粉碎后粘結(jié)成再生泡沫。歐洲也多由塊狀軟質(zhì)泡沫塑料生產(chǎn)中的邊角料及舊汽車(chē)、沙發(fā)、床、座椅的軟墊泡沫生產(chǎn)再粘結(jié)泡沫制品。ICI聚氨酯公司用廢舊汽車(chē)坐墊生產(chǎn)地毯被襯。1997年日本豐田汽車(chē)公司用回收的舊汽車(chē)椅墊泡沫再粉碎粘結(jié)后用作隔音材料。

這種粘接加壓成型回收來(lái)的再生品拉伸強(qiáng)度、抗撕裂性、斷裂伸長(zhǎng)率下降較大，而硬度有所增加，此外由于得到的回收品表面光潔度較差，因此只適用于拉伸性能和表面性能要求不高的領(lǐng)域。

2）作填料

軟質(zhì)聚氨酯廢舊泡沫經(jīng)過(guò)篩選、清洗徹底清除可能含有的金屬雜質(zhì)后，將其粉碎成粒徑為3mm左右的粒子，再在低溫下或采用兩輥研磨室溫粉碎機(jī)將粒子再粉碎成180-300"para" label-module="para">

對(duì)加入填料的多元醇，首先需要考慮的問(wèn)題是其流動(dòng)性，粘度增加主要與回收物添加的比例以及微細(xì)研磨的粒子的特性、粒徑有關(guān)。然后還要考慮它對(duì)制品性能的影響。

研究表明，當(dāng)回收物加入量不超過(guò)10%時(shí)，制得的軟泡的物性與常規(guī)的泡沫相比差別很小，與回收物粒徑的關(guān)系也不大。但隨回收物加入量以及粒徑的增加會(huì)使多元醇的粘度急劇增加，可能導(dǎo)致發(fā)泡機(jī)混合頭混合困難、混合壓力過(guò)高、組合料注射入模具時(shí)不流暢等問(wèn)題，為此采用這種方法回收聚氨酯廢舊泡必須對(duì)發(fā)泡設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)。

3）擠出成型

擠出成型是利用熱力學(xué)作用把軟質(zhì)聚氨酯泡沫內(nèi)的分子鏈變成中等長(zhǎng)度鏈，將泡沫材料轉(zhuǎn)變成軟塑性材料。這種材料適合做強(qiáng)度高，硬度高，但對(duì)拉伸、斷裂伸長(zhǎng)率要求不高的塑料品，具體做法就是將泡沫粉碎成粉末，摻混到熱塑性聚氨酯中，在擠出成型機(jī)中造粒，采用注射成型方法制造鞋底等制品，德國(guó)Bayer公司曾做過(guò)這方面的研究。這種方法適合回收的廢舊品很有限，不適合大規(guī)模的回收。

聚氨酯泡沫化學(xué)回收法

聚氨酯是由含異氰酸酯基-NCO的化合物如TDI、MDI等與含活潑氫的化合物如ROH、RNH2，通過(guò)聚合反應(yīng)得到的，聚合物中含有氨基甲酸酯鍵、脲鍵等，這個(gè)聚合反應(yīng)的兩個(gè)重要反應(yīng)式如下

OCN-R-NCO HO~~OH　～～OOCNH-R-NHCOO~~(氨基甲酸酯基)2～～NCO H2O~~NHCONH~~(脲基) CO2

化學(xué)回收就是在一定條件下采用醇解、水解、堿解、熱解的方法把軟質(zhì)聚氨酯泡沫中的氨基甲酸酯基和脲基斷裂，分解成多元醇及芳香族胺、二氧化碳等，然后通過(guò)蒸餾等設(shè)備，將分解物進(jìn)行分離，達(dá)到回收的目的。

1）醇解法

在對(duì)軟質(zhì)聚氨酯廢料化學(xué)回收的研究中，以醇解法最為活躍，并取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益，是當(dāng)前重點(diǎn)推廣的回收方法。已被研究的醇解方法很多，其中又多以小分子的烷基二元醇為主要的醇解劑，在一定比例的醇解劑及助醇解劑如醇胺、叔胺、有機(jī)金屬化合物的作用下，反應(yīng)溫度控制在150-250℃進(jìn)行醇解反應(yīng)1—5個(gè)小時(shí)，即可得再生多元醇及芳香族胺的混合物。反應(yīng)分解歷程主要有以下兩類(lèi)：

a.氨基甲酸酯基團(tuán)的酯交換反應(yīng)

普通的聚氨酯材料中主要含有的是氨基甲酸酯特性基團(tuán)，它在一定條件下遇醇易發(fā)生酯交換反應(yīng)，從而鍵斷裂生成聚醚醇。反應(yīng)式如下：

R1~~NHCOOR2 HO～～OH■

R1—NHCOO~~OH R2OH

b.脲鍵基團(tuán)的分解

在制備軟質(zhì)聚氨酯泡沫體時(shí)，原料中多少都會(huì)含有水或特意加入水作為發(fā)泡沫劑，水和異氰酸酯反應(yīng)，在泡沫體中產(chǎn)生脲鍵基團(tuán)，脲鍵基團(tuán)也能被醇分解，從而產(chǎn)生含有羥基的氨基甲酸酯和相應(yīng)的胺。反應(yīng)式如下：

~~NHCONH~~ HO~~OH■

~~NHCOO~~OH NH2~~

從上面兩種分解歷程看，醇分解劑與助醇解劑的種類(lèi)和配比的選擇是很重要的，它不僅決定了反應(yīng)溫度、時(shí)間等工藝條件，同時(shí)也決定了醇解產(chǎn)物的性質(zhì)。使用不同分子量的二元醇作醇解劑；生產(chǎn)的多元醇的分子量也不同，一般來(lái)說(shuō)，高分子的醇解劑生成的多元醇分子量也相應(yīng)較高，根據(jù)對(duì)再生多元醇的需要可以選擇使用的醇解劑有乙二醇、丙二醇、丁二醇、戊二醇、一縮二乙二醇、一縮二丙二醇等。

對(duì)于助醇解劑可以選擇醇胺、叔胺、堿金屬或堿土金屬的醋酸鹽、鈦酸酯等，助醇劑和醇解劑的有效配伍可以降低反應(yīng)速度和溫度、縮短反應(yīng)時(shí)間、提高醇解反應(yīng)能力、減少醇解劑的用量、便于回收物的分離和回收聚醚的精制。在有些工藝分類(lèi)中，根據(jù)醇解劑和助醇解劑的配合又將醇解法分為二醇法、醇胺法、醇涂法(又叫醇?jí)A金屬氫氧化物法)、醇磷酸酯法。這幾種工藝方法原理相同，功效略有差異，各工藝特點(diǎn)見(jiàn)表格1。

醇解工藝條件的分類(lèi)及各工藝特點(diǎn)工藝條件二醇法醇胺法醇涂法醇磷法醇解劑C2~C6的二元醇C2~C6的二元醇

（90%—100%）OH當(dāng)量為30~1000的

聚合二醇與胺化合物并用分子量為400~3000的

聚丙二醇醚 助醇解劑叔胺C4~C8二烷醇胺

（0~10%） 堿金屬氫氧化物鹵代磷酸酯分解泡沫倍數(shù)0.3~1.00.3～1.030～500.3~1.0分解溫度/℃150~200175～25060～160170～250分解時(shí)間/h4～83~151～53～5

回收物成分多胺、多元醇多元醇多胺、多元醇多元醇、磷酸胺再利用方法與工業(yè)摻合使用摻和20%~40%工業(yè)聚醚混合使用直接利用發(fā)泡直接利用發(fā)泡

幾種醇解法工藝都比較簡(jiǎn)單，設(shè)備投資較少，易于操作，相比較而言，醇解法有較大優(yōu)勢(shì)，回收產(chǎn)品可直接利用。國(guó)外已有多家公司投入工業(yè)化回收生產(chǎn)。如日本Soflan公司、荷蘭Terneuzen公司、英國(guó)ICI公司和DuVergier公司合資在倫敦建立的回收能力達(dá)3000～5000t/a高質(zhì)量多元醇的工廠。

2)水解

水解法就是在堿金屬氫氧化物的催化下，在250-340℃溫度下，向廢舊軟泡中通入壓力為50—150Kpa的水蒸氣，廢舊軟泡可分解成胺、多元醇、CO2。降解反應(yīng)式如下：

Rl~～NHCOOR2 H2O

R1-NH2 R2OH CO2

所分解生成的胺和CO2隨水蒸氣帶出，經(jīng)冷凝后可回收胺類(lèi)化合物，而醇類(lèi)化合物則從裂解器的下部收集。水解溫度是回收物產(chǎn)率和質(zhì)量的保證，有報(bào)道稱(chēng)最佳溫度為288℃。

由于該方法通入的是高壓水蒸氣，所以有時(shí)也叫水蒸氣裂解法，這種方法的優(yōu)點(diǎn)是直接得到回收物種類(lèi)多，回收來(lái)的多元醇可以5%的比例制備軟質(zhì)泡沫，與常規(guī)相比，密度、拉伸強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率均有所提高，只是撕裂強(qiáng)度有所下降。缺點(diǎn)是水解溫度相對(duì)較高，所得的胺不能直接用于異氰酸酯的生產(chǎn)，多元醇也很難醇化到需求標(biāo)準(zhǔn)，且費(fèi)用較高，所以該方法尚未實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。

3)堿解法

堿解法是以堿金屬氫氧化物如NaOH、LiOH、KOH、Ca(OH)2中的一種或多種混合物作分解劑，以季胺鹽或硫酸鹽作活化劑，加入盛有粉碎的軟質(zhì)泡沫體的分解器中，在攪拌下加熱至160℃，即開(kāi)始分解反應(yīng)，連續(xù)攪拌保溫4小時(shí)左右，即可獲得堿解法產(chǎn)物多元醇、二元芳香胺和碳酸鈉等。分解反應(yīng)式如下：R1~~NHCOOR2■

R1~~NCO R2OH

R1~~NHCONH~~R2■

R1~~NCO R2OH

R1~~NCO 2NaOH■

R1-NH2 Na2CO3

整個(gè)過(guò)程包括泡沫體的分解、甲苯二胺分離回收、聚醚多元醇的精制回收三部分組成。回收的甲苯二胺純度可超過(guò)98.5%，可直接作為光氣化反應(yīng)的原料，用以生產(chǎn)異氰酸酯。回收的多元醇也可直接用于制備聚氨酯泡沫體，且性能與常規(guī)泡沫很接近。一般經(jīng)清洗后的1000kg的軟泡可以回收550kg左右的多元醇和230kg左右的甲苯二胺，回收率較高，從環(huán)保和經(jīng)濟(jì)角度考慮，堿解法都不失為是一種較好的回收方法。但缺點(diǎn)是反應(yīng)高溫強(qiáng)堿的條件下進(jìn)行，對(duì)設(shè)備要求高，初期投資較大，工業(yè)化較為困難。

4)熱解法

軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的熱解有兩種方法，一種方法是在惰性氣體氛圍或氧化氣氛中及高溫250-1200℃下進(jìn)行裂解，產(chǎn)物為氣態(tài)和液態(tài)混合物。采取這種方法裂解時(shí)，產(chǎn)物和溫度有關(guān)，例如在250-300℃裂解軟泡廢料，產(chǎn)物為基本等量的異氰酸酯和多元醇，在700-800℃下進(jìn)行裂解，產(chǎn)物為熱解氣，油和焦炭，得到的熱解氣用來(lái)作為熱解反應(yīng)的燃料，以節(jié)約熱解費(fèi)用

聚氨酯泡沫塑料一般只用于高檔精密儀器、貴重器械、高檔工藝品等的緩沖包裝或襯墊緩沖材料，也可制成精致的、保護(hù)性極好的包裝容器；還可采用現(xiàn)場(chǎng)發(fā)泡對(duì)物品進(jìn)行緩沖包裝。

將保溫層—聚氨酯發(fā)泡用現(xiàn)場(chǎng)澆罐或預(yù)制成型等方法敷于鋼管的防腐層外，方法簡(jiǎn)便，工效迅捷。

導(dǎo)熱系數(shù)?。?

聚氨酯泡沫的導(dǎo)熱系數(shù)在保溫材料中是最低的，因此能使物料的熱損失減少到最低限度。

防水、防腐、耐老:

由于聚氨酯泡沫的閉孔率達(dá)92%以上,因此,用聚氨酯泡沫作為直埋管道的保溫層,不僅可以起保溫隔熱作用，而且能有效地防止水，濕氣以及其它多種腐蝕性液體、氣體的浸透，防止微生物的滋生和發(fā)展。

政策性導(dǎo)向

聚氨酯泡沫填縫劑被建設(shè)部列為建設(shè)事業(yè)“十一五”推廣應(yīng)用產(chǎn)品。

產(chǎn)品執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)

JC 936-2004《單組分聚氨酯泡沫填縫劑》

阻燃型產(chǎn)品阻燃級(jí)別執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)

GB8624-2006_建筑材料及制品燃燒性能分級(jí)