聚氨酯仿木材料的原料體系及其原料對性能的影響

　　仿木材料是一種中高密度聚氨酯硬泡,這種聚氨酯結構硬泡和普通聚氨酯硬泡一樣,是雙組分原料體系.其中組合聚醚組分(白料)同樣是以多官能度,高羥值的聚醚多元醇為主,并配有催化劑,發(fā)泡劑,勻泡劑,阻燃劑等助劑,異氰酸酯組分一般是粗MDI即PAPIA(多亞甲基多苯基多異氰酸酯)或者含有改性MDI的粗MDI,官能度以2.5左右較為適宜.
1、聚醚多元醇
　　合聚醚預混料中，聚醚多元醇是主原料之一，它不僅影響組合聚醚的粘度等參數和發(fā)泡工藝，而且影響制品的物理性能，通常，在一定范圍內，聚醚多元醇的平均官能度越高，所制得的聚合物交聯度越大，制品的機械性能和耐熱性能越高。但高官能度聚醚多元醇粘度大，組合聚醚粘度大，發(fā)泡料流動性等工藝性能差，可能引起注模不均勻和制件缺陷。因此在仿木硬泡原料體系，一般在高官能度聚醚多元醇中摻入部分低粘度的低官能度聚醚多元（如聚醚二醇或聚醚三醇），它們的比例調整在一定的范圍，以高官能度聚醚多元醇為主，聚醚多元醇的平均官能度可控制在世界上3.5-4范圍,以使得組合聚醚即有良好的流動性,硬泡制品具有良好的性能,若低官能度聚醚用量過大,制得的硬泡壓縮強度會降低,泡沫的后固化時間也將明顯增長,當然,為了改善因添加低官能度聚醚造成的性能下降,提高硬度,也可以加入低分子量多元醇或者胺類擴鏈劑,其加入量應控制在此10%以下,也有報道采用特制的具有較低粘度的單種聚醚多元醇制備聚氨酯仿木材料.
2、發(fā)泡劑
　　聚氨酯發(fā)泡過程中手忙所用的發(fā)泡劑可以分為物理發(fā)泡劑和化學發(fā)泡劑劑兩大類,物理發(fā)泡劑是低沸點化合物,如CFC-11.HCFC-141B.環(huán)戊烷，化學發(fā)泡劑一般是水，對于仿木物品，導熱系數不是考慮因數，不使用物理發(fā)泡劑，僅用水發(fā)泡也能制得高密度硬泡，但也需控制聚醚多元醇等所帶入的水份，水含量過高引起制品密度降低，強度降低，并且可能因為水與異氰酸酯反應放熱不易控制而引起泡沫燒芯和開裂。并且單獨用水作發(fā)泡劑，在制品的表皮出現泡孔和孔洞，模塑制件沒有明顯的密度梯度，表皮強度較低，實用性較差。所以一般控制水份在較低的水平，例如0.15%左右，另外添加低沸點的物理發(fā)泡劑。
　　發(fā)泡劑（包括水）的用量宜根據制品聽密度要求，是否需要致密的表皮進行調整，通過模塑發(fā)泡試驗決定。
　　添加物理發(fā)泡劑的優(yōu)點，降低組合聚醚的粘度，提高發(fā)泡料的流動性，調整和控制泡沫制品的密度和性能。形成致密的表皮。制造自結皮或者整皮硬泡原理是：在密閉模腔內成型時泡沫放熱反應使物料溫度升高，但靠近模具的物料溫度較低，以及低沸點發(fā)泡劑壓力效應而冷凝，使得表皮沒有泡孔，靠近表皮的泡沫塑料也極其微細，密度較高，因而形成芯密度低到表皮密度高的密度梯度。這對生產承載的以及光滑表面的仿仿木材料特別重要。
　　CFC-11因為損傷臭氧層而逐漸被禁用，目前可用HCFC-141B，環(huán)戊烷以及復配的低沸點發(fā)泡劑生產整皮仿木聚氨酯硬泡。
　　當然也可不用物理發(fā)泡劑生產仿木硬泡，例如日本專利特開平8-41154以及特開平8-12880介紹，采用全水發(fā)泡制造仿木材聚氨酯硬泡，每100份聚醚使用0.8份水，且用1——50份二氧化鈦或者1-10份的微細木粉作填料，硬泡制品具有良好均勻的外觀。在其表面可用丙烯酸聚氨酯涂料進行涂裝，得到仿木材料。而不用填表料填料制得的硬泡表面不均勻。
3、催化劑
　　在聚氨酯泡沫塑料生產中，催化劑的選擇和添加是十分重要的,選擇不同催化劑品種和數量可有效調節(jié)物料的流動,發(fā)泡和凝膠過程.雖然對于高密度硬泡,催化劑調節(jié)發(fā)泡反應的平衡不如低密度硬鐋重要,但對于仿木制品的模塑生產來說,應選擇反應速度適中,乳白時間長,后期固化速度快的催化劑,即使得發(fā)泡時物料具有較強的流動能力,又能在充模后快速固化,具有較短的脫模時間,提高生產效率，一般采用復合延遲性胺類催化劑。
4、阻燃劑
　　作為家具，裝飾品等制品的合成木材，使用阻燃劑以獲得良好的阻燃性能。固態(tài)粉末狀阻燃劑與組合聚醚的相容性較差，使得物料的粘度大幅度增加，并且對高壓發(fā)泡機計量泵等有一定的磨損作用，較少使用。液態(tài)磷系阻燃劑包括鹵代磷酸酯阻燃劑等聚氨酯泡沫常用的阻燃劑都可以用，以含磷量較高的甲基膦酸二甲酯（DMMP）阻燃效果最好，添加量在4.5%——5.0%即可使氧指數達到了26以上。低粘度液態(tài)阻燃劑可明顯降低組合聚醚的粘度。但同時對制品具有增塑效果，過量使用非但阻燃性能沒有明顯有繼續(xù)改善，而且降低材料的硬度和強度?？衫貌煌枞紕┲g的協同效應，復配使用兩種或兩種以上的阻燃劑。也可有機液態(tài)阻燃劑與無機粉末阻燃劑并用，降低成本，并使制品獲得低煙，高阻燃性能。青島聯美化工公司推出仿木家具，結構泡沫專用阻燃劑FR——708，為無色低粘度液體，據稱特別適用于聚氨酯高密度的仿木制品中，與聚醚多元醇具有良好的相容性，尤其適合于家具中結構復以及雕刻花紋的模具充填：每100份添加8——15份的FR-708就可達到不同阻燃等級的要求。不少含鹵阻燃劑在組合聚醚中遇堿性胺類催化劑會緩慢水，影響組合料的儲存穩(wěn)定性，使用時必須注意。
5、勻泡劑及其它助劑
　　目前使用的硬泡勻泡劑既泡沫穩(wěn)定劑是聚醚與聚硅氧烷的共聚物，產品種類牌號多。不少勻泡劑可用于高密度硬泡生產。勻泡劑不僅起調節(jié)泡沫孔徑的大小，還在組合聚醚預混合和發(fā)泡反應過程起混合乳化作用，提高組合聚醚與異氰酸酯的相容性，使物料更加均勻，改善流動性。能有效消除泡沫表面的針孔現象，提高制品的成品率。用量一般在1.5%——2.0%。
　　有些仿木產品可在原料中加入色漿，這樣就免去制品后涂裝工序。并且在模塑制品時，若使用有機硅脫模劑，成品需對表面進行清理，去除有機硅膜后方可涂裝，比較費事。
　　為了防止防木材料的老化和變色，可加入防老化劑和光穩(wěn)定劑。
　　另外為了獲得更高強度，可以使用玻璃纖維等材料制造增強結構泡沫，使仿木產品具有較高的承載性能。