聚氨酯泡沫塑料（PU泡沫）——聚氨酯材料應用廣泛的產品

一、概述

聚氨酯泡沫塑料是由大量微細孔和聚氨酯樹脂孔壁經絡構成的多孔性聚氨酯材料，也叫“PU泡沫”，英文中稱為“polyurethane foam”或“cellula polyurethane”。

聚氨酯泡沫塑料是聚氨酯產品中用量大的品種，在聚氨酯制品總量中所占的比例超過50%。

在歐洲，PU泡沫約占聚氨酯制品總量的55%，在亞洲約占65%，在美國約占70%。它的主要特征是多孔性、密度低，比強度高（比強度：強度和密度之比）。根據所用原料品種的不同以及配方用量的變化，可以制得不同密度、不同性能的軟質、半硬質以及硬質聚氨酯泡沫塑料，用于各種不同的用途。

在各種類型的泡沫塑料市場占有率中，PU泡沫約占50%以上。與其他泡沫材料相比，聚氨酯泡沫塑料在性能上具有許多特色，除密度低外，還具有無臭、透氣（開孔型）、高絕熱性（閉孔型硬泡）、泡孔均勻、耐老化、耐有機溶劑侵蝕等特性，對金屬、木材、玻璃、磚石、纖維等異種材料有很強的黏附性，這是其他泡沫材料有所不及的，因此受到了各行各業的歡迎。在保溫材料應用領域，聚氨酯泡沫塑料已占據穩固的市場地位。

二、聚氨酯泡沫塑料的分類和特點

由于生產工藝的不同、配方組分可調性，聚氨酯可以制成許多不同品種的泡沫塑料。分類方式有以下幾種：

1. 硬泡、軟泡及半硬泡

按聚氨酯泡沫塑料的軟硬程度，可分為軟質聚氨酯泡沫塑料（簡稱聚氨酯軟泡，PU軟泡）、硬質聚氨酯泡沫塑料（聚氨酯硬泡，PU硬泡）以及介于兩者之間的半硬質聚氨酯泡沫塑料（聚氨酯半硬泡，國外也有稱作半軟泡）。

聚氨酯軟泡俗稱聚氨酯海綿、泡棉，這類泡沫塑料彈性好，主要應用于各種熱材、緩沖材料，如車船及家具沙發座椅的坐墊、靠墊及扶手、床墊、服裝襯墊等。

聚氨酯硬泡質地更硬。低密度硬泡多為脆性材料。大多數聚氨酯硬泡是閉孔結構，采用低熱導率發泡劑發泡，因而熱傳導率低，廣泛用于各種隔熱保溫領域。高密度硬泡韌性好，強度高。

聚氨酯半硬泡具有一定的開孔結構，其承載性能好，吸收振動性能好，多用于緩沖材料、汽車部件等。

2. 高密度和低密度泡沫塑料

聚氨酯泡沫塑料根據用途的不同，有高密度和低密度之分。

3. 聚酯型聚氨酯泡沫塑料和聚醚型聚氨酯泡沫塑料

按采用的低聚物多元醇原料種類不同。聚氨酯泡沫塑料又可分為聚醚型和聚酯型兩種。

聚酯型聚氨酯泡沫塑料強度高，但由于酯基不耐水解，泡沫的耐水解性能較差，并且聚酯多元醇成本偏高，也限制了其應用；聚酯型常用于服裝襯墊等特殊應用場合。芳香族聚酯型聚氨酯硬泡韌性好，用于PIR結構板材。（芳香族：分子中含有苯環的一類有機化合物被稱為芳香族化合物。）

聚醚多元醇品種豐富，成本相對較低，制品耐水解性能好，故在軟泡市場以聚醚型為主，占據90%以上市場。

4.TDI（甲苯二異氰酸酯）型和MDI（二苯基甲烷二異氰酸酯）型泡沫

按原料多異氰酸酯種類的不同，聚氨酯泡沫可分為TDI型、MDI型及TDI/MDI混合型。目前，聚氨酯硬泡的多異氰酸酯原料基本上已采用粗MDI （也叫PAPI），在軟泡生產中，這三種異氰酸酯類型的產品都存在，有的聚氨酯泡沫塑料采用液化MDI或預聚體改性MDI制造。

普通塊狀軟泡一般以TDI為原料，采用TDI為異氰酸酯原料的軟泡較為柔軟，密度??；而高回彈泡沫一般以TDI與PAPI （或改性MDI）的混合物為異氰酸酯原料，從而獲得較快的固化和承載性能。近20年來，熟化快、生產周期短的全MDI型模塑高回彈軟泡被開發出來，并已形成一定的市場。

5. 聚氨酯泡沫塑料（PU泡沫）和聚異氰脲酸酯泡沫塑料（PIR泡沫）

按發泡時的異氰酸酯指數不同，聚氨酯硬泡可分為聚氨酯泡沫塑料（PU泡沫）和聚異氰脲酸酯泡沫塑料（PIR泡沫）。

一般聚氨酯硬泡發泡時的異氰酸酯指數（表征原材料中NCO基團的含量）在100左右。當原料中的異氰酸酯大大過量時，制得的PIR泡沫塑料的剛性、阻燃性比普通聚氨酯硬泡顯著提高。

6. 開孔型和閉孔型泡沫塑料

閉孔型泡沫塑料中的氣孔互相隔離，在水面有漂浮性。大多數聚氨酯硬泡具有閉孔型泡孔結構，這是因為硬質泡沫塑料的形狀對溫度的變化不是很敏感，可以制得尺寸穩定的閉孔泡沫塑料。而閉孔的聚氨酯軟泡會因溫度而改變形狀，冷卻后會收縮變形，尺寸不穩定。

開孔型泡沫塑料中的氣孔互相連通，在水中無漂浮性。大多數聚氨酯軟泡具有開孔結構，氣體可以通過泡沫體。高開孔率的泡沫可以用于過濾等用途。網狀泡沫塑料是經過特殊工藝制造的高開孔率軟質或半軟質泡沫塑料，用于過濾材料等。也有一類開孔型聚氨酯硬泡，可用于制造特殊的真空泡沫塑料隔熱板材等，生產量很少。