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[摘 要]通过设计正交试验，分析了不同组分对泡沫塑料不同性能的影响程度，得到了制备不同性能的硬质聚氨酯泡沫塑料的配方，测试分析后进一步验证了正交试验结果的正确性，建立了后续实验的基础配方。对用聚氯乙烯改性的聚氨酯泡沫塑料进行了研究，分析了聚氯乙烯不同加入方式对聚氨酯泡沫塑料性能的影响，当用增塑剂处理的聚氯乙烯加入到反应体系后，制备的泡沫塑料的性能较好。对聚氯乙烯添加量对泡沫塑料性能的影响进行了研究，当聚氯乙烯的含量为20份时，泡沫塑料的力学性能较好。
[关键词]聚氯乙烯，环氧树脂，聚氨酯泡沫，仿木材料，重复结构单元的聚合物。
中图分类号：TB 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）10-0034-01
1.聚氨酯泡沫塑料概述
1.1 聚氨酯泡沫的定义及分类
聚氨酯（PU）是由异氰酸酯类与多元醇类反应而生成的具有氨基甲酸酯链段重复结构单元的聚合物。对根据相互作用的聚合多元醇化合物和有機异氰酸酯官能团数目的不同，可以制备出线型结构的聚氨酯聚合物以及交联体型结构的聚氨酯聚合物。由于聚合物具有不同的结构，所以最终产品的也就有不同的性能。通常聚氨酯类的产品可以分为橡胶、塑料、粘合剂等。泡沫塑料是指以树脂为基体的，并有大量气体泡孔分散于内的一类高分子材料，又称为多孔塑料或微孔塑料。随着科学技术的进步，目前，几乎各种塑料都能够制备出泡沫塑料，同时塑料的发泡成型方式已经成为塑料加工生产的另一个主要方向。接下来，随着聚醚多元醇的大工业化生产，而且价格进一步的降低，又进一步促进了聚氨酯泡沫的工业化发展。1952-1954年，拜耳公司改进了生产聚氨酯泡沫的技术，采用连续生产软质聚氨酯泡沫塑料的技术，这使得泡沫市场开始了蓬勃发展的趋势。1961年，人们采用多异氰酸酯PAPI制备硬质聚氨酯泡沫塑料，由于多异氰酸酯的蒸汽压较以前的异氰酸酯低，施工时毒性大大降低，也就使得危险性大大降低，同时制得的产品性能良好，这种技术后来被广泛用于现场喷涂，扩大了硬质泡沫塑料的应用范围.硬质聚氨酯泡沫塑料硬质聚氨酯泡沫塑料是指在一定负荷作用下，不发生明显的形变，但是当负荷过大时，泡沫塑料则发生了永久形变，也就是不能恢复到原始状态的泡沫塑料。在不同聚氨酯产品中，其产量仅次于软质泡沫塑料，由于这种泡沫塑料有优良的机械性能、耐腐蚀性能、电学性能和声学性能，最突出的是特别低的热导率系数，所以具有越来越重要的应用价值。硬质聚氨酯泡沫塑料的密度、压缩强度、拉伸强度、弯曲强度及硬度等各方面的性能，都与原料和配方组成有密不可分的关系，随着原料配方的变化而变化，同时又有施工成型方便的优势。聚氨酯泡沫塑料可以一步成型，而不像聚乙烯等泡沫塑料，需先将原料造粒后，才能进行后面的发泡成型，继而得到泡沫塑料制品。这一操作工艺省去聚合、分离、精制、挤出、造粒等中间工序，非常简便，大大节省了经济开支，同时节省了时间，提高了劳动效率。硬质聚氨酯泡沫塑料通过聚合多元醇、多异氰酸酯、胺类催化剂、锡类催化剂、泡孔稳定剂、发泡剂等主要组分制得，其泡孔形态以闭孔为主，经过添加剂处理，具有各方面性能优异的性能，如低的导热系数、隔声抗震效果优良、耐水性、耐腐蚀性优良等，被广泛应用在汽车内外饰及仪表盘、建筑材料芯材、冰箱保温层等各个方面。由于硬质聚氨酯泡沫塑料在较宽的温度区间内都可以达到保温效果，所以其在保温、保冷等方面的优势是其他传统材料无法比拟的。硬质泡沫作为大众材料对人们生活各方面的帮助将会更多，未来发展前景将日趋广阔。
1.2 本文研究了聚氯乙烯对聚氨酯泡沫塑料的改性作用。分析了不同的聚氯乙烯加入方式对聚氨酯泡沫塑料性能的影响，实验中探索了三种不同的方法加入聚氯乙烯，并得出了经增塑剂处理的聚氯乙烯加入到反应体系后，制备的泡沫塑料的性能较好，同时研究了聚氯乙烯添加量对泡沫塑料的性能的影响。对用聚氯乙烯增强的仿木聚氨酯材料进行了初步研究，当搅拌速率从低速搅拌提高到高速搅拌后，泡沫塑料的密度和力学性能等均有较大变化，最明显的变化是泡沫的力学性能有了很大提高，而且热稳定性有了很大提高。对加入环氧树脂的仿木聚氨酯材料进行了研究，环氧树脂的加入对泡沫塑料的生长成型有一定帮助，同时环氧树脂对泡沫塑料的性能有一定影响。制备了较大密度的仿木聚氨酯材料，密度较之前聚氨酯泡沫塑料有了一定程度的提高，研究了提高密度后的仿木聚氨酯材料的力学性能和泡孔结构。
2.结果与讨论
制备硬质聚氨酯泡沫塑料所需要的组分主要包括多元醇、异氰酸酯、发泡剂、泡孔稳定剂、胺类催化剂、锡类催化剂、扩链剂、交联剂等，由于聚乙二醇20000具有很高的分子量，同时有很好的柔性。期望通过加入此长直链聚合物，能够改善泡沫材料的脆性，增强泡沫材料的韧性，同时考察其他性能的改变。当水的用量增大时，即发泡剂的用量增加时，泡沫制品的密度降低，密度降低同时带来了压缩强度的降低。当发泡催化剂用量增多，发泡反应进行的速度有很大提升，发泡产品的上升过程时间减少，乳白时间以及相应的固化时间都减少。当交联催化剂、交联剂用量增加时，体系中的交联反应速度加快，发泡产品的固化过程加快，使得发泡过程的控制变得困难。所以选择合适的催化剂，对控制反应平稳顺利进行有很大的作用。当有机硅泡孔稳定剂用量增多时，泡沫制品的泡孔结构变的均匀，同时有机硅泡孔稳定剂对泡沫的热稳定性有很大的关系。
3.结论
3.1 通过设计正交试验，成功的得到了各个不同配方组分对泡沫成型过程的影响，并得到了不同组分的最佳用量。同时，根据要求性能的不同，得到了三种不同性能的泡沫塑料的配方，并且通过对三种配方的测试分析验证了正交试验的正确性。
3.2 分析了聚乙二醇-20000对硬质聚氨酯泡沫的影响。当聚乙二醇-20000的含量在30份时，泡沫材料既保持了较高的冲击强度，又使得压缩强度有显著提高。
3.3 环氧树脂E-51的加入对硬质聚氨酯泡沫的热稳定性及力学性能有很大影响。环氧树脂的加入使泡沫材料的热分解温度（质量分解50%的温度）提高了40～50℃。当环氧树脂E-51的含量在15～20份时，泡沫材料的压缩强度和冲击强度均达到较高水平。过量的环氧树脂加入后，使得泡孔壁变的越来越厚，而且泡孔的形状也由均匀变得大小不一，而且环氧树脂的黏性较大，对聚氨酯泡沫的成型、增长都有不利影响。
3.4 发泡剂选用环己烷和水后，当环己烷/水为10/1时，泡沫材料的密度降低，同时脆性下降，而且压缩强度达到了最大，冲击强度较之前也有提高。
3.5 经增塑剂邻苯二甲酸二辛脂（DOP）处理的聚氯乙烯加入到硬质聚氨酯泡沫体系比直接加入聚氯乙烯颗粒和溶于溶剂中后效果好，聚氯乙烯的加入使得泡沫塑料的力学性能有提高，但是同时由于小分子物质的引入，热稳定性降低。聚氯乙烯的添加量在20份左右时，泡沫塑料的压缩强度和冲击强度良好。聚氨酯泡沫塑料的压缩强度随着温度的升高而降低，聚氯乙烯改性的聚氨酯泡沫塑料的压缩强度相对于纯聚氨酯泡沫塑料降低相对较缓。
3.6 搅拌速率从200r·min-1到2600r·min-1，使得泡沫塑料压缩强度和冲击强度均有较大程度的提高，压缩强度从0.4～0.5Mpa到0.8～1.0Mpa，冲击强度从0.5～0.7kJ·m-2到0.9～1.4kJ·m-2，聚氯乙烯的加入增加了聚氨酯泡沫塑料的尺寸稳定性。
3.7 高搅拌速率下加入环氧树脂，泡沫塑料的密度有所降低，环氧树脂的加入有利于发泡的成型生长，较只是加入聚氯乙烯时，力学性能下降，但相比较纯聚氨酯泡沫塑料，还是有增强作用。
3.8 制备了较高密度的聚氨酯仿木材料，密度达到密度132kg·m-3，压缩强度达到了2.12Mpa，同时泡孔结构较均一。
参考文献
[1] 张衍荣，马德强.聚氨酯发泡性能评价方法的改进.
[2] 王燕.硬质聚氨酯泡沫塑料吸水率检测方法的讨论.
[3] 田晓伟，曾黎明，龚文化.双马来酰亚胺/环氧树脂改性聚氨酯泡沫塑料的研究.
[关键词]聚氯乙烯，环氧树脂，聚氨酯泡沫，仿木材料，重复结构单元的聚合物。
中图分类号：TB 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）10-0034-01
1.聚氨酯泡沫塑料概述
1.1 聚氨酯泡沫的定义及分类
聚氨酯（PU）是由异氰酸酯类与多元醇类反应而生成的具有氨基甲酸酯链段重复结构单元的聚合物。对根据相互作用的聚合多元醇化合物和有機异氰酸酯官能团数目的不同，可以制备出线型结构的聚氨酯聚合物以及交联体型结构的聚氨酯聚合物。由于聚合物具有不同的结构，所以最终产品的也就有不同的性能。通常聚氨酯类的产品可以分为橡胶、塑料、粘合剂等。泡沫塑料是指以树脂为基体的，并有大量气体泡孔分散于内的一类高分子材料，又称为多孔塑料或微孔塑料。随着科学技术的进步，目前，几乎各种塑料都能够制备出泡沫塑料，同时塑料的发泡成型方式已经成为塑料加工生产的另一个主要方向。接下来，随着聚醚多元醇的大工业化生产，而且价格进一步的降低，又进一步促进了聚氨酯泡沫的工业化发展。1952-1954年，拜耳公司改进了生产聚氨酯泡沫的技术，采用连续生产软质聚氨酯泡沫塑料的技术，这使得泡沫市场开始了蓬勃发展的趋势。1961年，人们采用多异氰酸酯PAPI制备硬质聚氨酯泡沫塑料，由于多异氰酸酯的蒸汽压较以前的异氰酸酯低，施工时毒性大大降低，也就使得危险性大大降低，同时制得的产品性能良好，这种技术后来被广泛用于现场喷涂，扩大了硬质泡沫塑料的应用范围.硬质聚氨酯泡沫塑料硬质聚氨酯泡沫塑料是指在一定负荷作用下，不发生明显的形变，但是当负荷过大时，泡沫塑料则发生了永久形变，也就是不能恢复到原始状态的泡沫塑料。在不同聚氨酯产品中，其产量仅次于软质泡沫塑料，由于这种泡沫塑料有优良的机械性能、耐腐蚀性能、电学性能和声学性能，最突出的是特别低的热导率系数，所以具有越来越重要的应用价值。硬质聚氨酯泡沫塑料的密度、压缩强度、拉伸强度、弯曲强度及硬度等各方面的性能，都与原料和配方组成有密不可分的关系，随着原料配方的变化而变化，同时又有施工成型方便的优势。聚氨酯泡沫塑料可以一步成型，而不像聚乙烯等泡沫塑料，需先将原料造粒后，才能进行后面的发泡成型，继而得到泡沫塑料制品。这一操作工艺省去聚合、分离、精制、挤出、造粒等中间工序，非常简便，大大节省了经济开支，同时节省了时间，提高了劳动效率。硬质聚氨酯泡沫塑料通过聚合多元醇、多异氰酸酯、胺类催化剂、锡类催化剂、泡孔稳定剂、发泡剂等主要组分制得，其泡孔形态以闭孔为主，经过添加剂处理，具有各方面性能优异的性能，如低的导热系数、隔声抗震效果优良、耐水性、耐腐蚀性优良等，被广泛应用在汽车内外饰及仪表盘、建筑材料芯材、冰箱保温层等各个方面。由于硬质聚氨酯泡沫塑料在较宽的温度区间内都可以达到保温效果，所以其在保温、保冷等方面的优势是其他传统材料无法比拟的。硬质泡沫作为大众材料对人们生活各方面的帮助将会更多，未来发展前景将日趋广阔。
1.2 本文研究了聚氯乙烯对聚氨酯泡沫塑料的改性作用。分析了不同的聚氯乙烯加入方式对聚氨酯泡沫塑料性能的影响，实验中探索了三种不同的方法加入聚氯乙烯，并得出了经增塑剂处理的聚氯乙烯加入到反应体系后，制备的泡沫塑料的性能较好，同时研究了聚氯乙烯添加量对泡沫塑料的性能的影响。对用聚氯乙烯增强的仿木聚氨酯材料进行了初步研究，当搅拌速率从低速搅拌提高到高速搅拌后，泡沫塑料的密度和力学性能等均有较大变化，最明显的变化是泡沫的力学性能有了很大提高，而且热稳定性有了很大提高。对加入环氧树脂的仿木聚氨酯材料进行了研究，环氧树脂的加入对泡沫塑料的生长成型有一定帮助，同时环氧树脂对泡沫塑料的性能有一定影响。制备了较大密度的仿木聚氨酯材料，密度较之前聚氨酯泡沫塑料有了一定程度的提高，研究了提高密度后的仿木聚氨酯材料的力学性能和泡孔结构。
2.结果与讨论
制备硬质聚氨酯泡沫塑料所需要的组分主要包括多元醇、异氰酸酯、发泡剂、泡孔稳定剂、胺类催化剂、锡类催化剂、扩链剂、交联剂等，由于聚乙二醇20000具有很高的分子量，同时有很好的柔性。期望通过加入此长直链聚合物，能够改善泡沫材料的脆性，增强泡沫材料的韧性，同时考察其他性能的改变。当水的用量增大时，即发泡剂的用量增加时，泡沫制品的密度降低，密度降低同时带来了压缩强度的降低。当发泡催化剂用量增多，发泡反应进行的速度有很大提升，发泡产品的上升过程时间减少，乳白时间以及相应的固化时间都减少。当交联催化剂、交联剂用量增加时，体系中的交联反应速度加快，发泡产品的固化过程加快，使得发泡过程的控制变得困难。所以选择合适的催化剂，对控制反应平稳顺利进行有很大的作用。当有机硅泡孔稳定剂用量增多时，泡沫制品的泡孔结构变的均匀，同时有机硅泡孔稳定剂对泡沫的热稳定性有很大的关系。
3.结论
3.1 通过设计正交试验，成功的得到了各个不同配方组分对泡沫成型过程的影响，并得到了不同组分的最佳用量。同时，根据要求性能的不同，得到了三种不同性能的泡沫塑料的配方，并且通过对三种配方的测试分析验证了正交试验的正确性。
3.2 分析了聚乙二醇-20000对硬质聚氨酯泡沫的影响。当聚乙二醇-20000的含量在30份时，泡沫材料既保持了较高的冲击强度，又使得压缩强度有显著提高。
3.3 环氧树脂E-51的加入对硬质聚氨酯泡沫的热稳定性及力学性能有很大影响。环氧树脂的加入使泡沫材料的热分解温度（质量分解50%的温度）提高了40～50℃。当环氧树脂E-51的含量在15～20份时，泡沫材料的压缩强度和冲击强度均达到较高水平。过量的环氧树脂加入后，使得泡孔壁变的越来越厚，而且泡孔的形状也由均匀变得大小不一，而且环氧树脂的黏性较大，对聚氨酯泡沫的成型、增长都有不利影响。
3.4 发泡剂选用环己烷和水后，当环己烷/水为10/1时，泡沫材料的密度降低，同时脆性下降，而且压缩强度达到了最大，冲击强度较之前也有提高。
3.5 经增塑剂邻苯二甲酸二辛脂（DOP）处理的聚氯乙烯加入到硬质聚氨酯泡沫体系比直接加入聚氯乙烯颗粒和溶于溶剂中后效果好，聚氯乙烯的加入使得泡沫塑料的力学性能有提高，但是同时由于小分子物质的引入，热稳定性降低。聚氯乙烯的添加量在20份左右时，泡沫塑料的压缩强度和冲击强度良好。聚氨酯泡沫塑料的压缩强度随着温度的升高而降低，聚氯乙烯改性的聚氨酯泡沫塑料的压缩强度相对于纯聚氨酯泡沫塑料降低相对较缓。
3.6 搅拌速率从200r·min-1到2600r·min-1，使得泡沫塑料压缩强度和冲击强度均有较大程度的提高，压缩强度从0.4～0.5Mpa到0.8～1.0Mpa，冲击强度从0.5～0.7kJ·m-2到0.9～1.4kJ·m-2，聚氯乙烯的加入增加了聚氨酯泡沫塑料的尺寸稳定性。
3.7 高搅拌速率下加入环氧树脂，泡沫塑料的密度有所降低，环氧树脂的加入有利于发泡的成型生长，较只是加入聚氯乙烯时，力学性能下降，但相比较纯聚氨酯泡沫塑料，还是有增强作用。
3.8 制备了较高密度的聚氨酯仿木材料，密度达到密度132kg·m-3，压缩强度达到了2.12Mpa，同时泡孔结构较均一。
参考文献
[1] 张衍荣，马德强.聚氨酯发泡性能评价方法的改进.
[2] 王燕.硬质聚氨酯泡沫塑料吸水率检测方法的讨论.
[3] 田晓伟，曾黎明，龚文化.双马来酰亚胺/环氧树脂改性聚氨酯泡沫塑料的研究.