自由发泡聚氨酯硬泡密度理论计算及其应用

聚氨酯硬泡自由发泡密度与发泡剂用量之间存在非线性关系。也就是说，不同发泡密度的原料加入等量的发泡剂所产生的密度变化量不相等．实际生产中，技术人员在调整原料的发泡密度时，大多根据经验逐步逼近所需的密度，这样做不仅耗时耗工．而且由于反复搅拌，致使原料中发泡剂挥发损失增大。故寻求从理论上确定发泡密度的方法，给发泡料的生产以理论指导，显得十分必要。本文通过对发泡机理的讨论，提出泡沫密度的计算模型，推导得泡沫密度与发泡剂量等因素间的关系式。
     聚氢酯硬泡所用二组分原料， 个组分为多异氰酸酯(俗称黑料)，另一组分为由聚醚、发泡剂及其他各种助剂组成的均匀混合物(俗称白料)。硬泡的密度主要取决于白料中发泡剂的量，发泡剂包括参与化学反应的水和低沸点物理发泡剂发泡过程中主要化学反应如下：
        RNCO+R OH— RNHCOOR +热量
        2RNCO+H2O— RNHCONHR+C +热量
     当原料充分混合后，反应生成聚氨酯树脂的同时产生大量反应热，使物理发泡剂受热气化，均一的液相中出现了由物理发泡剂和c 共同形成的微小气泡，反应物成为气液两相混合体。发泡过程中，若泡沫体只受大气压的约束，则称该发泡过程为自由发泡。
     白料和黑料在反应生成泡沫体的过程中，微量的发泡剂气体会逃逸到泡沫体外。这样，新发泡沫的总重量较之白料和黑料总重略有减小。但考虑到该损失量极小，忽略它对工程计算不会产生明显的误差，故泡沫质量m泡沫与所用的白料质量m白及黑料质量m黑 有如下关系：m泡沫=m白+m黑。泡沫体由泡孔和固体孔壁组成 泡沫体积V泡沫是泡孔体积V泡孔 与固体孔壁体积V固壁之和。V泡沫 = V泡孔+V固壁。对于密度较低的泡沫(比如密度在50 g／L以内)． 与V泡孔相比较，V固壁 是一极小量， 可以略去不计， 即V泡沫 ≈ V泡孔。
    不同配方体系的泡沫在停长时，其内部温度不尽相同,现取T=390K. 泡沫密度计算式为：
    ρ= m泡沫／V泡沫= m白+m黑／V泡孔。发泡剂气体在泡沫停止增长时的体积就是泡沫的泡孔
    总体积：V泡孔= VF mF。VF为外发泡剂在发泡压力P和泡沫内部温度T下的比容(L／g)
得密度计算式：ρ=（m白+m黑）/ VF mF. 查取T=390K、P=99．8 kPa(标准大气压)时
    的比容为0．24 L/g。
    得：ρ=（m白+m黑）/ 0.24 mF
    依据上式．就可以按泡沫所要达到的密度ρ从理论上确定白料中应加发泡剂的量，避免为了逼近所需密度而盲目地多次添加发泡剂。