聚氨酯发泡原理
聚氨酯应用量很大的其实就是海绵泡沫材料，可能占到80%以上；说到海绵我们不禁想到沙发床垫汽车座椅之类的发泡材料，而这些材料多数是用聚氨酯材料制造的，北方所采用的供暖保温材料及冰箱电器保温也多数属于聚氨酯材料，今天跟大家一起讨论下这些发泡材料的形态原理。
聚氨酯属于逐步加成型聚合物，发泡材料也概莫能外；只是形态上不同于常见的弹性体实心材料，发泡顾名思义材料是会含有空隙或非实心的一类材料；由于水与异氰酸酯的反应有二氧化碳产生，很多时候人们就利用二氧化碳作为形成孔隙的手段或称为发泡剂，当然也可以利用其它的小分子氯**烃及环保型的其他物理发泡剂。
不论NCO的活性高低与否，在常温常压下水与其反应往往是较为缓慢的，需要数小时才会有二氧化碳出现；为了提高效率人们需要使用催化剂来提高生产效率。而催化剂一般会选择碱性的居多，胺类较为常见如A33之类，那么为什么优先选择胺而没有采用常见的碱性金属锡铋类作为催化剂呢？其实也很简单，可以从NCO与水的反应原理那里找到答案；具体的反应历程或动力学方面太专业我也不太理解，只能大概说说我自己的认识，水作为两性特征的小分子，面对极度不饱和的NCO肯定是要做点出什么出来的；氢更容易去亲电子于是找到了氧，相应的HO只能相对亲核喽找到了碳，号称氨基甲酸，而这么一个结构明显是不稳定的，看着也比较别扭的一个分子结构，于是各个原子间又商量又重排导致二氧化碳气体出现，NCO转化为氨基，氨基又和其他的NCO很快反应成为聚脲，从上面过程也可以看出一个水分子能干掉2个NCO基团，也就是说18克的水完全可以打赢250克的MDI，还有22.4升的气体二氧化碳出来，可见聚氨酯是很怕水的，尤其异氰酸酯的存储；继续回到催化剂上，从上面的原理明显可以看出，水作为发泡剂及固化剂其实是氨基与NCO的反应，根据**简单的物以类聚人以群分原理或相似相容原理，当然是胺类催化剂更能有效的促进这一类的发泡喽；催化意味着很好的分散或者容易形成均相或良溶液，提供更多的分子间碰撞机会，这些应该是比较容易理解的。另外一点氨作为S**轨道分布是典型的四面体构型，这也和发泡材料经常会选择3官能度聚醚如3050及陶氏4701聚醚结构相呼应，让海绵材料能多的倾向于三维网状体型，进而让气态的二氧化碳更容易分散均匀，这和弹性体链式体型为主导是有所不同的。
发泡材料或配方能不能管用，**为核心的其实就是平衡发泡过程和聚醚与NCO的凝胶过程；发泡太快还没有形成凝胶难免塌泡及不均匀分布等等，很多问题；反之凝胶太快，泡还没出现材料还没膨胀起来就给固定牢了也是一大堆的问题。这些现象除了调配合适的催化剂，也要选择合理或匹配该产品该配方的表面活性剂来辅助海绵形态的合理形成过程，在限制中表现自由是随时随地的，阴中有阳阳中有阴才是合理的存在，兼顾简单的工艺及较低的能耗是设计配方时应该谨记的。
