聚氨酯大块泡沫低VOC路径分析

含低挥发性有机化合物(VOC)的聚氨酯泡沫的优良特点是在高温环境下不会向大气中散发或只散发极少量的挥发性有机物。...





含低挥发性有机化合物(VOC) 的聚氨酯泡沫的优良特点是在高温环境下不会向大气中散发或只散发极少量的挥发性有机物。

在聚氨酯泡沫塑料中主要存在以下4种挥发性有机化合物: ① 抗氧剂BHT或BHT同系物。这类抗氧剂主要来源于多元醇, 因此常常不被重视。②泡沫稳定剂, 主要是以有机硅为基础的化合物。③催化剂(叔胺类有机物和二价或四价有机锡化合物)。④挥发性阻燃剂, 如: TC PP,TDCPP或TCEP(当然, 要求阻燃等级越高, 阻燃剂的含量就越大, 挥发性也就越高)。





通过不同催化剂的组合使用可以找到降低VOC的各种可能的途径。大部分催化剂带有伯羟基或仲羟基, 这些功能化的基团可以让催化剂在聚氨酯的反应过程中连接到聚合物的主链上, 从而阻止了催化剂日后作为VOC的散发源。

表1 所示几种众所周知的催化剂在聚氨酯工业中均有各自的应用领域, 但是它们参与聚氨酯反应并不总是定量的, 如DMEA, 在反应结束后仍然可以在VOC的分析中找到。



另一方面的实验事实显示, 这一类型的催化剂均会不同程度地导致泡沫制品性能下降, 尤其是耐老化性能下降。催化剂的用量对泡沫的耐水解性能也会造成一定影响。通常认为, 泡沫的HACS(湿老化压缩变定) 是测定其耐水解稳定性的最好的方法。在加速老化的测定过程中, 被测泡沫样品置于120 ℃和0.12 MPa的饱和水蒸气压力锅中保持一定时间, 然后测定泡沫的压缩变定。这一测试过程常常需要重复几次。由这种方法测定的压缩变定, 能客观地反映泡沫的质量行为,即若干年以后泡沫的真实磨损和破坏程度。

如果要使泡沫得到所期望的HACS值, 其根本方法是依据各类化学反应, 选择正确的催化剂。

例如TDI体系的催化剂和MDI体系就有很大的不同。

这些催化剂除提供给制品优异的HACS外, 还弥补了传统反应性催化剂由于固定的组合而造成的许多缺点。

有关泡沫的工艺性能, 如乳白时间、升起时间、胶粘时间、发泡/ 凝胶速率比以及流动性乃至适应于工业标准的其他若干参数均得到了改善。

新开发的反应性催化剂适应于各种应用领域。

由于对VOC总量和无胺VOC的大幅度减低, 这些催化剂适合于工业生产配方。





我们已经注意到, 阻燃剂对VOC也产生了重要作用。传统的阻燃剂如: TCPP(三(二氯丙基)磷酸酯), TDCPP (三(二氯异丙基)磷酸酯) 和TCEP(三(氯乙基)磷酸酯) 均为挥发性有机化合物, 并且在VOC的分析结果中发现相当的含量。另一方面, 其挥发性的直接后果是, 失去阻燃活性而使泡沫不再具有阻燃特性。泡沫一旦着火, 它们的烟气中将含有大量的一氧化碳和HCl气体。





本文仅仅代表了我们2000年一季度底以前的研究结果。这些结果仍然不是我们现在正在进行的研究活动的最新进展的标志。

原文作者：Sevn-Uwe Keimling



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