聚氨酯泡沫

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介紹

聚合物通常是由二異氰酸酯或三異氰酸酯與一種多元醇反應而成的。此外，聚氨酯也是另一種合成樹脂型清漆。此外，聚氨酯泡沫的應用非常廣泛，例如每個家庭的洗漱間和廚房中使用的海綿，以及在製造工廠中廣泛的應用。

關於聚氨酯泡沫的資訊

異氰酸酯和多元醇這兩種元素都可以用來構建聚氨酯，平均每個分子都含有兩個或兩個以上的功能團。

2002年，有人提出將PUFs用作化學中的被動取樣器。在住宅物業中，PUFs可以用作保護免受紫外線（UV）、陽光、雨水和顆粒沉積的材料。可調節的柔性聚氨酯泡沫是由與聚氨酯彈性體相同的織物製成的。

圖1：聚氨酯的化學結構——一種常用於製造絕緣材料和泡沫的塑膠。

生產聚氨酯的原材料

聚氨酯泡沫的構建過程使用了不同的原材料。聚氨酯泡沫的製造過程需要利用不同的工藝，並正確地利用這些元素。

以下是工業基礎上可以做出有用應用的有用原材料

異氰酸酯

異氰酸酯是廣泛使用的材料，可以用芳香族二異氰酸酯、甲苯二異氰酸酯（MDI）和甲苯二異氰酸酯（TDI）來構建聚氨酯。與異氰酸酯相比，MDI 和 TDI 更加便宜，而且反應性更強。

此外，MDI 和 TDI 都是異構體的簡單混合物。透過與聚合物的反應，異構體的混合物可以使MDI 和 TDI 的工業級工作流程變得簡單。它們的揮發性較低，並且降低了凝固點，以便於處理，從而改善所得聚合物的特性。

多元醇

多元醇主要是聚酯多元醇或聚醚多元醇，它們可以透過與活性氫化合物和環氧化物反應形成。此外，根據最終用途，這些化合物可以被歸類為不同的因素。重量較大的聚合物用於製造柔性聚氨酯泡沫，而重量較輕的聚合物可以製造剛性產品。

交聯劑和鏈延長劑

鏈延長劑（f=2）和交聯劑（f>=3）是胺封端和羥基化合物，它們在彈性體的聚合物形態中起著重要作用，此外還有一些物質，如特定的微孔、表皮泡沫、聚氨酯纖維和粘合劑。

催化劑

聚氨酯催化劑可以分為兩大類，如酸胺和鹼胺。此外，還有不同的叔胺催化劑，它們透過增強組分的親核性來發揮作用。在不同結構中使用催化劑可以加速聚氨酯的形成。

表面活性劑

化合物被用於改變非泡沫和泡沫聚氨酯聚合物的特性。表面活性劑的應用有助於調節細胞大小並穩定細胞結構，以防止地下空隙塌陷。

聚氨酯的效能

聚氨酯的效能可以分為化學效能和物理效能，如下所示

物理效能

$\mathrm{C_{27}H_{36}N_2O_{10}}$	聚氨酯泡沫
密度	3 至 50 磅
摩爾質量	548.589 g/mol
熔點	330K
沸點	210K

表1：聚氨酯泡沫的物理效能

• 回彈性：在聚醚和聚酯泡沫的化合物中，具有較高的抗拉強度，因此可以被破壞。因此，它可以被認為是耐磨的。

• 耐溶劑性：這些泡沫對溶劑具有較強的抵抗力，聚酯泡沫對乾洗劑等溶劑的抵抗力更強。

• 變色和泛黃：當聚氨酯泡沫暴露在紫外線下時，它們會變色。此外，根據輻射強度，會形成一定的泛黃程度。

化學性質

基於氧化，聚氨酯泡沫可以構建不同的元素，如疊氮酸、$\mathrm{CO_2}$和$\mathrm{H_2O}$。

化學反應為

$\mathrm{6C_{27}H_{36}N_2O_{10} + 185O_2\:\rightarrow\:162CO_2 + 106H_2O + 4HN_3}$

聚氨酯泡沫的應用

圖3：使用聚氨酯泡沫在安裝窗戶時填充縫隙。

以下是聚氨酯泡沫的應用

• 在柔性材料的生產中

• 聚氨酯泡沫可用於製作家用海綿

• 用於絕緣板的硬質泡沫

• 汽車中使用的橡膠襯套懸架可以透過應用聚氨酯泡沫來實現

• 汽車上耐用的車輪。

安全措施

聚氨酯聚合物與化學惰性物質具有高度反應性，需要遵循職業安全與健康管理局 (OSHA) 的規定，以避免反應帶來的危險。聚氨酯是一種易燃材料，可以用阻燃產品處理。在火災分解過程中，材料會釋放大量氰化氫、異氰酸酯和其他有毒產品。

結論

聚氨酯泡沫含有兩種不同的單體，它們會依次聚合。在化學中，這些型別的單體被稱為交替共聚物。在聚合過程中，一些其他材料會提供支援以改變聚合物的效能。PUFs 由於其對有機汙染物的高保留能力，已在大規模活性高容量空氣取樣器中得到應用。

 (常見問題)

Q1. 聚氨酯是如何生產的？

A1. 聚氨酯的生產方法是將兩種不同的液體流混合在一起。在不同的情況下，混合兩種以上液體流（如表面活性劑和催化劑）的過程可以製造聚氨酯。

Q2. 聚氨酯是有毒材料嗎？

A2. 聚氨酯在正常情況下表現為無毒材料，並且在化學上是惰性的。它需要遠離火源存放，在分解過程中，它會釋放出多種有害氣體而變得有毒。

Q3. 聚氨酯泡沫最常見的用途是什麼？

A3. 聚氨酯泡沫的主要用途出現在家用和汽車產品中，因為它們具有柔韌性。