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硬质聚氨酯泡沫塑料的制备及性能测定

硬质聚氨酯泡沫塑料的制备及性能测定 鑫悦晟华
2018-05-25
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导读:隔热是闭孔泡沫塑料和泡沫玻璃的最大用途之一。因为除真空隔热外,在所有传统的隔热体中,闭孔泡沫材料的热导率最低。

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星期五

2018年5月

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泡沫塑料的分类

由于生产工艺的不同以及配方组分的可调性,聚氨酯可以制成许多不同品种的泡沫塑料。

硬泡及软泡

按聚氨酯泡沫塑料的软硬程度,可分为聚氨酯软泡、聚氨酯硬泡以及介于两者之间的半硬泡。

软质泡沫塑料的弹性模量小于70MPa;硬质泡沫塑料的弹性模量大于700MPa;半硬质泡沫塑料的弹性模量为70~700MPa。

按泡孔结构分类,微孔间互相连通的称为开孔性泡沫塑料,互相封闭的称为闭孔型泡沫塑料。

硬质聚氨酯泡沫塑料刚开始时被制作为飞机件的包芯材料、改进船舶浮力的材料和绝热材料,以后逐步推广应用到其它各方面。

聚氨酯硬泡质硬、闭孔率高。热导率低,广泛用于冰箱、冷库、建筑等各种隔热、保温领域。

当软质泡沫出现后,性能超过了泡沫橡胶,作各种垫材和衬里十分合适,从而发展速度大大超过了硬泡,大量代替了棉絮和其它衬垫材料。聚氨酯软泡柔软、开孔率高、弹性好。主要用于各种垫材、缓冲材料、如沙发座椅的坐垫、靠垫及扶手、床垫、服装衬垫等。

半硬泡具有一定的开孔结构,有一定的强度,其承载性能、吸收振动性能好,多用于缓冲材料、汽车部件等。

泡沫塑料通过加入纤维、填料、空心微球等可制成增强泡沫塑料。

高密度及低密度泡沫



隔热材料

隔热是闭孔泡沫塑料和泡沫玻璃的最大用途之一。因为除真空隔热外,在所有传统的隔热体中,闭孔泡沫材料的热导率最低。

限制泡沫材料热流的因素有:低的固相体积分数,其实质是固体的热导率大于组成泡沫塑料的另一相——气体;小的孔穴尺寸,其实质是对应有较大的比表面积,通过孔壁的反复吸收和反射而抑制热对流和减少热辐射;封闭的气相孔穴,其实质是封闭气相的对流小且气体的热导率低。


现代建筑、交通系统,甚至是船只都在应用膨化泡沫塑料的隔热性能,小的方面还有日常的冰箱、冷柜和保温杯等。耐温隔热的聚异氰脲酸酯泡沫塑料一般耐温等级为-200~150度。可作为长距离输送液体管道的保温材料,它短期能经受500度高温,有可能用作宇宙飞船燃料贮罐的隔热材料,以及液化天然气、液化氮气等超低温贮罐。


用热导率低于空气的气体取代孔穴中的空气,可提高泡沫塑料的隔热性能。泡沫体的热导率随孔率增大而减小,但孔率超过某一限度后又会使热导率上升。前一个变化规律是由于孔率超大则热导率高于气相的固体成分减少所致,后一个变化规律是由两个原因造成:一是孔率过大时孔壁太薄,使辐射的穿透性增强,二是孔率过大时孔壁可能破裂,使孔隙中气相的对流加剧。


热传输还会随孔穴尺寸的增加而增大,其原因一是在具有大孔穴的泡沫塑料中孔壁总表面积减小而使对辐射的反射减少,二是直径大于10mm左右的孔穴中会开始发生对流作用。


泡沫塑料的实效也会影响其热导率,因为泡沫塑料的热导率在很大程度上依赖于其孔穴内气体的热导率,而许多泡沫体都用低热导率的气体发泡,封闭气体随着时间的推移慢慢从孔穴中扩散出来,空气则扩散进去,这样就会造成热导率较高的空气逐渐取代原孔穴中热导率低的气体,所以整个泡沫塑料的热导率会增加。环境温度的提高可加速上述扩散过程,从而使泡沫塑料的热导率增加较快。


硬质聚氨酯泡沫塑料的制备及性能测定

一、实验目的

二、实验原理

三、实验器材与原料

1、实验器材

2、实验原料

四、实验步骤

五、思考题

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