海绵的生产工艺技术

作者：陈海锋


    海绵是聚氨酯泡沫塑料的一种，属于软质聚氨酯泡沫塑料。因有多孔状蜂窝的结构，所以具有优良的柔软性、弹性、吸水性、耐水性的特点，被广泛用于沙发、床垫、服装、软包装等行业。

一、主要原材料

1.1 聚醚多元醇    
　　海绵多采用聚醚丙二醇、聚醚丙三醇，其官能度少（2-3），羟值低，分子量大。分子式为：   

1.2 有机异氰酸酯
　　最常用的是甲笨二异氰酸酯，简称TDI，有两种异构体，即2，4-TDI，2，6-TDI.在生产海绵中2，4 -TDI占80%，2，6-TDI占20%

1.3 水
　　在生产海绵中，水不可缺少，水与TDI反应放出CO2气体，同时起着链增长作用。

1.4 催化剂     
　　促进聚醚多元醇与异氰酸反应使链增长的催化剂有辛酸亚锡、二丁基锡。促进交联反应并能促进 异氰酸酯与水之间反应放出的CO2气体的催化剂有三乙醇胺、三乙烯二胺、三乙胺等。

1.5 外用发泡剂     
　　常用是低沸点氟烃类化合物，如一氟三氯甲烷（F-11）。由于不环保，一般用环戊来代替F-11， 或二氯甲烷，效果不错。如果不是生产特轻密度的海绵，亦可适当调整主要原料比例，不使用外用发泡剂。

1.6 泡沫稳定剂
　　（匀泡剂）常用有机硅泡沫稳定剂，目前主要用硅-碳键Si-C共聚物，用量在0.5%-5%。

二、海绵的合成原理    

　　海绵的合成过程中，主要是有链增长反应、发泡及交联等过程，这些反应与原料的分子结构、官能 度、分子量等有关。

2.1 扩链反应   
　　异氰酸酯与二官能度聚醚多元醇扩链反应，由于反应中异氰酸过量5%左右，所以扩链最终产品为 异氰酸酯基团，这样反复进行促进使链迅速增长。

2.2 发泡反应伴随着链增长     
　　在生产海绵的过程中，发泡气体主要来源于TDI与水反应，生成大量CO2气体，同时新生成胺又与 异氰酸酯反应生成脲键化合物，这样反复进行伴随着链增长。

2.3 交联反应      
　　交联反应对制备海棉非常重要，发生过早过晚，都会导致海绵的质量下降甚至报废。

2.3.1 多官能度化合物交联     
　　聚醚多元醇与异氰酸酯反应直接影响海绵密度，交联点分子量为2000-20000，分子量越小，交联 密度越大，泡沫的硬度越高，柔软性、弹性相对下降。

2.3.2 缩二脲交联     
　　水与异氰酸酯反应生成脲键化合物，进一步与异氰酸酯反应生成三向结构缩二脲交联化合物。

2.3.3 脲基甲酸酯交联    
　　氨基甲酸酯基中的氮原子上的氢与异氰酸酯反应生成三向交联结构的脲基甲酸酯。

三、生产工艺及流程   
　　目前，海绵生产中大多数采用一步箱式发泡法，将各种原料在高速搅拌下，迅速加入成形箱，在成 形箱中完成链增长、发泡、交联、固化等反应，从而完成海绵生产。该工艺优点是工艺流程短，物料 粘度低，容易控制，节省能源，设备投资小，适用密度范围广。

3.1 工艺     
　　分为两组分：A组分，聚醚多元醇、水、胺催化剂、硅油，搅拌混合20S。B组分，TDI、阻烧剂、 有机锡，搅拌10S.A、B两组分混合高速搅拌10S，迅速倒入成形箱中，模内白时间6-8S，发泡时间1min左右。熟化2H，24H可裁割成所需要尺寸。 海绵生产工艺技术   

3.2 发泡典型配方