NOVAX SF-360柔軟劑替代二氯甲烷的(de)應用研究
吳斌
萬齊華
奧斯佳材料科技
聚氨酯添加劑
松勝路1218号
201600 上(shàng)海
中國(guó)
摘 要(yào / yāo)：柔軟的(de)軟質聚氨酯泡沫由于(yú)其手感及舒适度方面的(de)優越性，結合二氯甲烷的(de)替代，得到(dào)業内人(rén)的(de)普遍關注。一(yī / yì ／yí)種新型環保柔軟劑(SF-360)應用于(yú)柔軟的(de)軟質聚氨酯泡沫的(de)制備，對柔軟劑制備泡沫的(de)柔軟效果及泡沫性能進行了(le／liǎo)研究，重點考察了(le／liǎo)柔軟劑對泡沫透氣性、泡孔結構、泡沫T-VOC及FOG的(de)影響，并利用紅外光譜分析儀研究了(le／liǎo)新型柔軟劑對泡沫分子(zǐ)結構的(de)影響。結果表明，新型環保柔軟劑均能有效增加聚氨酯泡沫的(de)柔軟效果，獲得較爲(wéi / wèi)開孔舒适的(de)泡沫，紅外光譜顯示，SF-360能夠有效降低泡沫中沉澱脲的(de)含量，獲得更柔軟的(de)軟質聚氨酯泡沫。
關鍵詞：聚氨酯泡沫；柔軟劑；二氯甲烷；環保
軟質聚氨酯泡沫[1]主要(yào / yāo)依靠化學發泡劑和(hé / huò)物理發泡劑搭配使用獲得優異手感的(de)聚氨酯多孔材料，水作爲(wéi / wèi)化學發泡劑被使用，與異氰酸酯反應釋放CO2，二氯甲烷作爲(wéi / wèi)物理發泡劑在(zài)軟質聚氨酯泡沫制備中被大(dà)量使用，二氯甲烷具有較大(dà)的(de)氣化熱，能夠在(zài)軟質聚氨酯泡沫制備過程中帶走足夠的(de)熱量，并稀釋反應過程中釋放的(de)熱量，同等密度情況下使用二氯甲烷後，化學發泡劑水的(de)用量下降，泡沫體結構中硬段含量降低，能夠得到(dào)更柔軟舒适的(de)軟質聚氨酯泡沫。使用二氯甲烷能夠帶來(lái)舒适的(de)軟質聚氨酯泡沫和(hé / huò)降低聚氨酯泡沫黃心危險的(de)同時(shí)，也(yě)存在(zài)環保和(hé / huò)安全問題。二氯甲烷本身毒性較大(dà)，二氯甲烷蒸氣麻醉性強，大(dà)量吸入會引起急性中毒，出(chū)現鼻腔疼痛，頭痛，嘔吐等症狀；慢性中毒時(shí)會引起眼花、疲倦、食欲不(bù)振、造血功能受損、紅血球減少，被美國(guó)國(guó)家環境保護局USEPA和(hé / huò)國(guó)際癌症研究機構認爲(wéi / wèi)是(shì)可能的(de)緻癌物質；二氯甲烷作爲(wéi / wèi)一(yī / yì ／yí)種過渡性的(de)物理發泡劑，臭氧消耗潛值大(dà)于(yú)零，仍消耗一(yī / yì ／yí)定的(de)臭氧，2017年年底，環保部發布《優先控制化學品名錄（第一(yī / yì ／yí)批）》，二氯甲烷被列入該名錄，列入該名錄的(de)化學品，有關部門将針對其産生環境與健康風險的(de)主要(yào / yāo)環節采取風險管控措施，盡可能的(de)降低該名錄化學品生産、使用對人(rén)體健康和(hé / huò)環境有利的(de)的(de)重大(dà)影響。
新型柔軟劑(SF-360)應用于(yú)柔軟的(de)軟質聚氨酯泡沫中，可實現完全替代或部分替代二氯甲烷獲得柔軟的(de)軟質聚氨酯泡沫，解決了(le／liǎo)二氯甲烷帶來(lái)的(de)安全環保問題，新型柔軟劑制備所用原料均具有較好的(de)生物降解性能，生物降解性好，是(shì)綠色環保型柔軟劑。本文對柔軟劑制備泡沫的(de)柔軟效果及泡沫能進行了(le／liǎo)研究，重點考察了(le／liǎo)柔軟劑對泡沫開孔性及泡孔結構的(de)影響，并利用紅外光譜分析儀研究了(le／liǎo)新型柔軟劑對泡沫分子(zǐ)結構的(de)影響。
1 實驗部分
1.1 主要(yào / yāo)原料與設備
聚醚多元醇5603（羟值56 mgKOH/g），工業級，江蘇長華聚氨酯有限公司；甲苯二異氰酸酯TDI，工業級，亨斯曼聚氨酯公司；勻泡劑（RETé UF-5880），工業級，奧斯佳材料科技（上(shàng)海）有限公司；柔軟劑SF-360，含水量50%，工業級，江蘇奧斯佳材料科技股份有限公司； A-33，工業級，奧斯佳材料科技（上(shàng)海）有限公司；A-1，工業級，奧斯佳材料科技（上(shàng)海）有限公司；二氯甲烷，分析純，江蘇強盛功能化學股份有限公司。
IKA電動攪拌機，RW20，廣州儀科實驗室技術有限公司；電子(zǐ)台秤，JJ1000，常熟市雙傑測試儀器廠；電子(zǐ)萬能試驗機，CMT4104型，深圳三思材料檢測有限公司；頂空-氣相色譜儀，HS-100 GC-2010 plus，島津（中國(guó)）有限公司；泡沫回彈測試儀，上(shàng)海衡翼精密儀器有限公司。
1.2 試驗配方與發泡工藝
聚氨酯泡沫D32配方見表1。
室溫、料溫控制在(zài)22~25 ℃。依照表1配方準确稱取A組分，轉速2100 r/min下混合攪拌50 s，然後定量倒入A組分中，轉速2100 r/min下攪拌6 s，快速倒入模具箱中，從倒完B組分開始用秒表計時(shí)，直至跳泡結束，熟化24小時(shí)。
1.3 物理性能測試
密度按照GB 6343—1995測定；壓陷硬度按照GB/T 10807—2006測定；落球回彈性能按照GB/T 6670-2008測定；泡孔結構采用微觀顯微鏡拍照測試；T-VOC檢測按照VDA277标準測定。
2 結果和(hé / huò)讨論
2.1 柔軟劑對泡沫性能的(de)影響
如表1配方所示，使用柔軟劑SF-360和(hé / huò)二氯甲烷制得柔軟的(de)軟質泡沫F-SF-360和(hé / huò)F-MC，未添加柔軟劑的(de)軟質泡沫爲(wéi / wèi)F-S。表2數據顯示未添加柔軟劑的(de)軟質泡沫與添加柔軟劑的(de)軟質泡沫之(zhī)間的(de)物性對比，發現添加一(yī / yì ／yí)份SF-360制備的(de)泡沫65%的(de)壓陷硬度下降21.28%，添加4份MC獲得的(de)泡沫65%的(de)壓陷硬度下降15.12%，添加一(yī / yì ／yí)份SF-360在(zài)該配方當中優于(yú)4份MC用量的(de)使用效果。
注：透氣等級5-全透；透氣等級4-較好的(de)透氣性；透氣等級3-一(yī / yì ／yí)般的(de)透氣性；透氣等級2-透氣性較差；透氣等級1-透氣性差。
2.2 柔軟劑對泡沫泡孔結構與透氣性的(de)影響
細密的(de)泡孔結構能夠提供更柔軟舒适的(de)手感，因此研究柔軟劑對聚氨酯泡沫泡孔結構的(de)影響是(shì)非常必要(yào / yāo)的(de)，圖1顯示未添加柔軟劑制備的(de)聚氨酯泡沫(F-S)與添加柔軟劑制備的(de)聚氨酯泡沫(F-MC、F-SF-360)放大(dà)15倍的(de)泡孔結構圖片，與未添加柔軟劑的(de)标樣F-S泡沫相比，使用MC作柔軟劑制備的(de)聚氨酯泡沫泡孔偏粗，亮點減少明顯，而(ér)添加SF-360制備的(de)聚氨酯泡沫泡孔結構更加細密，說(shuō)明新型環保柔軟劑能夠改善聚氨酯泡沫的(de)泡孔結構，使泡孔結構更加細密，提供更加舒适的(de)手感。軟質聚氨酯泡沫用柔軟劑大(dà)多采用特殊聚醚或者特殊多元醇搭配交聯劑和(hé / huò)三聚催化劑的(de)方式使泡沫柔軟，在(zài)較低的(de)異氰酸酯指數下制備柔軟的(de)軟質聚氨酯泡沫，存在(zài)在(zài)較高指數下制備的(de)軟質聚氨酯泡沫透氣性較差的(de)問題，而(ér)兩款新型柔軟劑在(zài)異氰酸酯指數爲(wéi / wèi)105的(de)條件下制備泡沫，圖1顯示，對比标樣F-S，F-SF-360的(de)泡孔亮點略爲(wéi / wèi)增加，如表1數據所示，F-SF-360仍能保證較好的(de)透氣性。
圖1、未添加柔軟劑制備的(de)聚氨酯泡沫(F-S)與添加不(bù)同柔軟劑制備的(de)聚氨酯泡沫(F-MC、F-SF-360)放大(dà)15倍的(de)泡孔結構圖片
2.3 柔軟劑對泡沫T-VOC的(de)影響
VDA277是(shì)采用HS-GC-FID檢測儀器，峰面積滿足一(yī / yì ／yí)定條件的(de)化合物的(de)總和(hé / huò)，用丙酮含量計算，并計算成碳含量，也(yě)稱爲(wéi / wèi)總碳含量(T-VOC)。霧化測試(FOG)又稱可冷凝組分測試，反應材料可冷凝組分揮發物質的(de)含量，合理控制揮發物質的(de)産生，對材料進行霧化測試是(shì)十分必要(yào / yāo)的(de)。聚氨酯泡沫内含有一(yī / yì ／yí)定的(de)揮發性有機化合物[2]，例如烷烴，烯烴，醛酮類物質，胺類物質，矽氧烷及苯系物等，對人(rén)體健康有巨大(dà)影響。未添加柔軟劑制備的(de)聚氨酯泡沫(F-S)與添加不(bù)同柔軟劑制備的(de)聚氨酯泡沫(F-MC、F-SF-360)24h後測試T-VOC和(hé / huò)FOG結果，結果如圖2所示，在(zài)使用MC做柔軟劑制備泡沫所測的(de)泡沫T-VOC和(hé / huò)FOG數據明顯較高，這(zhè)是(shì)因爲(wéi / wèi)使用MC制備泡沫時(shí)，催化劑用量需增加來(lái)穩定泡沫，同時(shí)MC較大(dà)的(de)汽化熱帶走過多的(de)熱量，導緻本應在(zài)高溫散發逃逸的(de)小分子(zǐ)揮發性有機物殘留在(zài)海綿内，導緻聚氨酯泡沫材料T-VOC和(hé / huò)FOG明顯偏高；而(ér)環保型柔軟劑制備的(de)泡沫T-VOC數據較标樣略高，是(shì)因爲(wéi / wèi)柔軟劑的(de)加入，主要(yào / yāo)是(shì)控制聚脲的(de)快速析出(chū)，降低微相分離程度，此時(shí)泡沫制備過程中發泡反應受到(dào)控制，産生的(de)熱量較标樣略有降低，造成部分小分子(zǐ)揮發性有機物部分殘留造成的(de)，但環保型柔軟劑制備的(de)泡沫FOG數據較标樣明顯偏低，是(shì)因爲(wéi / wèi)柔軟劑能夠通過氫鍵合捕捉部分可冷凝揮發物質。
圖2、未添加柔軟劑制備的(de)聚氨酯泡沫(F-S)與添加不(bù)同柔軟劑制備的(de)聚氨酯泡沫(F-MC、F-SF-360)24h後的(de)T-VOC及FOG測試數據
2.4 紅外光譜研究柔軟劑對泡沫分子(zǐ)結構的(de)影響
許多研究表明[3-4]：聚氨酯泡沫體遊離的(de)羰基紅外吸收峰在(zài)1728cm-1處，1710 cm-1處出(chū)現的(de)峰爲(wéi / wèi)形成氫鍵的(de)羰基吸收峰，在(zài)1660 cm-1峰爲(wéi / wèi)無規沉澱聚脲，1640 cm-1處出(chū)現的(de)即爲(wéi / wèi)有序沉澱聚脲。因此，本文通過紅外光譜研究柔軟劑對泡沫分子(zǐ)結構影響，同時(shí)研究微相分離與泡沫軟硬度之(zhī)間的(de)關系。未添加柔軟劑制備的(de)聚氨酯泡沫(F-S)與添加不(bù)同柔軟劑制備的(de)聚氨酯泡沫(F-MC、F-SF-360)測試紅外光譜如圖3所示，測試的(de)聚氨酯泡沫在(zài)1710 cm-1與1660 cm-1處均無明顯的(de)吸收峰出(chū)現，主要(yào / yāo)出(chū)現遊離的(de)羰基吸收峰1728cm-1和(hé / huò)有序沉澱聚脲吸收峰1640 cm-1，說(shuō)明該配方制備的(de)泡沫分子(zǐ)結構呈現相對有序的(de)微相分離結構，聚氨酯泡沫F-S擁有強的(de)有序沉澱聚脲吸收峰，而(ér)F-MC與F-SF-360該處吸收峰依次降低，這(zhè)與表2中的(de)聚氨酯泡沫物性數據呈現一(yī / yì ／yí)定的(de)規律，有序聚脲沉澱吸收峰強度越低，泡沫越柔軟。這(zhè)是(shì)因爲(wéi / wèi)聚氨酯泡沫硬段通過氫鍵結合形成硬段區，軟段無規則纏繞形成軟段區，有序聚脲沉澱降低，微相分離程度提高，剛性增強，柔軟性和(hé / huò)彈性性質下降[5]。
圖3、未添加柔軟劑制備的(de)聚氨酯泡沫(F-S)與添加不(bù)同柔軟劑制備的(de)聚氨酯泡沫(F-MC、F-SF-360)的(de)紅外光譜
3 結論
參考文獻
[1] 朱呂民，劉益軍. 聚氨酯泡沫塑料[M]. 3版.北京：化學工業出(chū)版社，2005.
[2] 徐萍萍，周青，劉海蓉. 聚氨酯泡沫VOC袋式法測試影響因素分析[J].聚氨酯工業，2017,32（1）：43-46
[3] 趙孝彬，杜磊，張小平.聚氨酯結構與微相分離[J].聚氨酯工業：2001,16,4-8.
[4] 趙培仲，文慶珍，王源升等. 梯度固化聚氨酯脲中氫鍵的(de)紅外光譜分析[J].光譜學與光譜分析. 2008,28:551-554.
[5] 陶燦.聚氨酯微相分離結構調控、性能和(hé / huò)應用[D].安徽：安徽大(dà)學，2018，1-154.
作者介紹
吳斌
1978年出(chū)生，華東理工大(dà)學精細化工學士，上(shàng)海财經大(dà)學經濟學碩士。2000年進入中國(guó)科學院上(shàng)海有機化學研究所，從事有機合成工作，參與并完成國(guó)家自然科學基金項目（新藥合成），國(guó)防科工委項目（有機矽材料）。2004年進入GE通用電氣有機矽（後邁圖）從事技術研究、項目經理和(hé / huò)廠長等工作。2010年加入奧斯佳，主持奧斯佳松江工廠和(hé / huò)張家港工廠的(de)建設和(hé / huò)營運，2020年開始擔任奧斯佳研究院院長。
萬齊華
1987年出(chū)生，南昌大(dà)學碩士研究生畢業，研究有機小分子(zǐ)熒光探針的(de)設計，合成及應用研究 。2013年加入奧斯佳，任研發工程師，從事聚氨酯軟泡相關各類助劑的(de)開發和(hé / huò)應用研發工作，包括催化劑，表面活性劑和(hé / huò)其他(tā)功能助劑以(yǐ)及各類特種海綿的(de)開發。
萬齊華
奧斯佳材料科技
聚氨酯添加劑
松勝路1218号
201600 上(shàng)海
中國(guó)
摘 要(yào / yāo)：柔軟的(de)軟質聚氨酯泡沫由于(yú)其手感及舒适度方面的(de)優越性，結合二氯甲烷的(de)替代，得到(dào)業内人(rén)的(de)普遍關注。一(yī / yì ／yí)種新型環保柔軟劑(SF-360)應用于(yú)柔軟的(de)軟質聚氨酯泡沫的(de)制備，對柔軟劑制備泡沫的(de)柔軟效果及泡沫性能進行了(le／liǎo)研究，重點考察了(le／liǎo)柔軟劑對泡沫透氣性、泡孔結構、泡沫T-VOC及FOG的(de)影響，并利用紅外光譜分析儀研究了(le／liǎo)新型柔軟劑對泡沫分子(zǐ)結構的(de)影響。結果表明，新型環保柔軟劑均能有效增加聚氨酯泡沫的(de)柔軟效果，獲得較爲(wéi / wèi)開孔舒适的(de)泡沫，紅外光譜顯示，SF-360能夠有效降低泡沫中沉澱脲的(de)含量，獲得更柔軟的(de)軟質聚氨酯泡沫。
關鍵詞：聚氨酯泡沫；柔軟劑；二氯甲烷；環保
軟質聚氨酯泡沫[1]主要(yào / yāo)依靠化學發泡劑和(hé / huò)物理發泡劑搭配使用獲得優異手感的(de)聚氨酯多孔材料，水作爲(wéi / wèi)化學發泡劑被使用，與異氰酸酯反應釋放CO2，二氯甲烷作爲(wéi / wèi)物理發泡劑在(zài)軟質聚氨酯泡沫制備中被大(dà)量使用，二氯甲烷具有較大(dà)的(de)氣化熱，能夠在(zài)軟質聚氨酯泡沫制備過程中帶走足夠的(de)熱量，并稀釋反應過程中釋放的(de)熱量，同等密度情況下使用二氯甲烷後，化學發泡劑水的(de)用量下降，泡沫體結構中硬段含量降低，能夠得到(dào)更柔軟舒适的(de)軟質聚氨酯泡沫。使用二氯甲烷能夠帶來(lái)舒适的(de)軟質聚氨酯泡沫和(hé / huò)降低聚氨酯泡沫黃心危險的(de)同時(shí)，也(yě)存在(zài)環保和(hé / huò)安全問題。二氯甲烷本身毒性較大(dà)，二氯甲烷蒸氣麻醉性強，大(dà)量吸入會引起急性中毒，出(chū)現鼻腔疼痛，頭痛，嘔吐等症狀；慢性中毒時(shí)會引起眼花、疲倦、食欲不(bù)振、造血功能受損、紅血球減少，被美國(guó)國(guó)家環境保護局USEPA和(hé / huò)國(guó)際癌症研究機構認爲(wéi / wèi)是(shì)可能的(de)緻癌物質；二氯甲烷作爲(wéi / wèi)一(yī / yì ／yí)種過渡性的(de)物理發泡劑，臭氧消耗潛值大(dà)于(yú)零，仍消耗一(yī / yì ／yí)定的(de)臭氧，2017年年底，環保部發布《優先控制化學品名錄（第一(yī / yì ／yí)批）》，二氯甲烷被列入該名錄，列入該名錄的(de)化學品，有關部門将針對其産生環境與健康風險的(de)主要(yào / yāo)環節采取風險管控措施，盡可能的(de)降低該名錄化學品生産、使用對人(rén)體健康和(hé / huò)環境有利的(de)的(de)重大(dà)影響。
新型柔軟劑(SF-360)應用于(yú)柔軟的(de)軟質聚氨酯泡沫中，可實現完全替代或部分替代二氯甲烷獲得柔軟的(de)軟質聚氨酯泡沫，解決了(le／liǎo)二氯甲烷帶來(lái)的(de)安全環保問題，新型柔軟劑制備所用原料均具有較好的(de)生物降解性能，生物降解性好，是(shì)綠色環保型柔軟劑。本文對柔軟劑制備泡沫的(de)柔軟效果及泡沫能進行了(le／liǎo)研究，重點考察了(le／liǎo)柔軟劑對泡沫開孔性及泡孔結構的(de)影響，并利用紅外光譜分析儀研究了(le／liǎo)新型柔軟劑對泡沫分子(zǐ)結構的(de)影響。
1 實驗部分
1.1 主要(yào / yāo)原料與設備
聚醚多元醇5603（羟值56 mgKOH/g），工業級，江蘇長華聚氨酯有限公司；甲苯二異氰酸酯TDI，工業級，亨斯曼聚氨酯公司；勻泡劑（RETé UF-5880），工業級，奧斯佳材料科技（上(shàng)海）有限公司；柔軟劑SF-360，含水量50%，工業級，江蘇奧斯佳材料科技股份有限公司； A-33，工業級，奧斯佳材料科技（上(shàng)海）有限公司；A-1，工業級，奧斯佳材料科技（上(shàng)海）有限公司；二氯甲烷，分析純，江蘇強盛功能化學股份有限公司。
IKA電動攪拌機，RW20，廣州儀科實驗室技術有限公司；電子(zǐ)台秤，JJ1000，常熟市雙傑測試儀器廠；電子(zǐ)萬能試驗機，CMT4104型，深圳三思材料檢測有限公司；頂空-氣相色譜儀，HS-100 GC-2010 plus，島津（中國(guó)）有限公司；泡沫回彈測試儀，上(shàng)海衡翼精密儀器有限公司。
1.2 試驗配方與發泡工藝
聚氨酯泡沫D32配方見表1。
表1 聚氨酯泡沫D32配方
| F-S | F-SF-360 | F-MC | |
| A組分 | |||
| 聚醚多元醇5603 | 100 | 100 | 100 |
| 二氯甲烷(MC) | 0 | 0 | 4 |
| 水 | 3 | 2.5 | 2.56 |
| UF-5880 | 0.8 | 0.8 | 0.8 |
| A-33 | 0.1 | 0.1 | 0.1 |
| A-1 | 0.06 | 0.06 | 0.06 |
| 辛酸亞錫 | 0.11 | 0.11 | 0.125 |
| SF-360 | 0 | 1 | 0 |
| B組分 | |||
| 異氰酸酯指數 | 105 | 105 | 105 |
室溫、料溫控制在(zài)22~25 ℃。依照表1配方準确稱取A組分，轉速2100 r/min下混合攪拌50 s，然後定量倒入A組分中，轉速2100 r/min下攪拌6 s，快速倒入模具箱中，從倒完B組分開始用秒表計時(shí)，直至跳泡結束，熟化24小時(shí)。
1.3 物理性能測試
密度按照GB 6343—1995測定；壓陷硬度按照GB/T 10807—2006測定；落球回彈性能按照GB/T 6670-2008測定；泡孔結構采用微觀顯微鏡拍照測試；T-VOC檢測按照VDA277标準測定。
2 結果和(hé / huò)讨論
2.1 柔軟劑對泡沫性能的(de)影響
如表1配方所示，使用柔軟劑SF-360和(hé / huò)二氯甲烷制得柔軟的(de)軟質泡沫F-SF-360和(hé / huò)F-MC，未添加柔軟劑的(de)軟質泡沫爲(wéi / wèi)F-S。表2數據顯示未添加柔軟劑的(de)軟質泡沫與添加柔軟劑的(de)軟質泡沫之(zhī)間的(de)物性對比，發現添加一(yī / yì ／yí)份SF-360制備的(de)泡沫65%的(de)壓陷硬度下降21.28%，添加4份MC獲得的(de)泡沫65%的(de)壓陷硬度下降15.12%，添加一(yī / yì ／yí)份SF-360在(zài)該配方當中優于(yú)4份MC用量的(de)使用效果。
表2、不(bù)同柔軟劑對泡沫性能的(de)影響
| F-S | F-SF-360 | F-MC | |
| 密度/(Kg/m3) | 30.27 | 29.74 | 31.06 |
| 表觀硬度/度 | 38±1 | 29±1 | 34±1 |
| 透氣等級 | 5 | 4 | 5 |
| 25%壓陷硬度/N | 74.77 | 59.83 | 65.50 |
| 40%壓陷硬度/N | 85.87 | 69.22 | 76.10 |
| 65%壓陷硬度/N | 146.49 | 115.31 | 124.34 |
| 舒适因子(zǐ) | 1.96 | 1.91 | 1.90 |
| 落球回彈/% | 47±1 | 50±1 | 50±1 |
2.2 柔軟劑對泡沫泡孔結構與透氣性的(de)影響
細密的(de)泡孔結構能夠提供更柔軟舒适的(de)手感，因此研究柔軟劑對聚氨酯泡沫泡孔結構的(de)影響是(shì)非常必要(yào / yāo)的(de)，圖1顯示未添加柔軟劑制備的(de)聚氨酯泡沫(F-S)與添加柔軟劑制備的(de)聚氨酯泡沫(F-MC、F-SF-360)放大(dà)15倍的(de)泡孔結構圖片，與未添加柔軟劑的(de)标樣F-S泡沫相比，使用MC作柔軟劑制備的(de)聚氨酯泡沫泡孔偏粗，亮點減少明顯，而(ér)添加SF-360制備的(de)聚氨酯泡沫泡孔結構更加細密，說(shuō)明新型環保柔軟劑能夠改善聚氨酯泡沫的(de)泡孔結構，使泡孔結構更加細密，提供更加舒适的(de)手感。軟質聚氨酯泡沫用柔軟劑大(dà)多采用特殊聚醚或者特殊多元醇搭配交聯劑和(hé / huò)三聚催化劑的(de)方式使泡沫柔軟，在(zài)較低的(de)異氰酸酯指數下制備柔軟的(de)軟質聚氨酯泡沫，存在(zài)在(zài)較高指數下制備的(de)軟質聚氨酯泡沫透氣性較差的(de)問題，而(ér)兩款新型柔軟劑在(zài)異氰酸酯指數爲(wéi / wèi)105的(de)條件下制備泡沫，圖1顯示，對比标樣F-S，F-SF-360的(de)泡孔亮點略爲(wéi / wèi)增加，如表1數據所示，F-SF-360仍能保證較好的(de)透氣性。
圖1、未添加柔軟劑制備的(de)聚氨酯泡沫(F-S)與添加不(bù)同柔軟劑制備的(de)聚氨酯泡沫(F-MC、F-SF-360)放大(dà)15倍的(de)泡孔結構圖片
2.3 柔軟劑對泡沫T-VOC的(de)影響
VDA277是(shì)采用HS-GC-FID檢測儀器，峰面積滿足一(yī / yì ／yí)定條件的(de)化合物的(de)總和(hé / huò)，用丙酮含量計算，并計算成碳含量，也(yě)稱爲(wéi / wèi)總碳含量(T-VOC)。霧化測試(FOG)又稱可冷凝組分測試，反應材料可冷凝組分揮發物質的(de)含量，合理控制揮發物質的(de)産生，對材料進行霧化測試是(shì)十分必要(yào / yāo)的(de)。聚氨酯泡沫内含有一(yī / yì ／yí)定的(de)揮發性有機化合物[2]，例如烷烴，烯烴，醛酮類物質，胺類物質，矽氧烷及苯系物等，對人(rén)體健康有巨大(dà)影響。未添加柔軟劑制備的(de)聚氨酯泡沫(F-S)與添加不(bù)同柔軟劑制備的(de)聚氨酯泡沫(F-MC、F-SF-360)24h後測試T-VOC和(hé / huò)FOG結果，結果如圖2所示，在(zài)使用MC做柔軟劑制備泡沫所測的(de)泡沫T-VOC和(hé / huò)FOG數據明顯較高，這(zhè)是(shì)因爲(wéi / wèi)使用MC制備泡沫時(shí)，催化劑用量需增加來(lái)穩定泡沫，同時(shí)MC較大(dà)的(de)汽化熱帶走過多的(de)熱量，導緻本應在(zài)高溫散發逃逸的(de)小分子(zǐ)揮發性有機物殘留在(zài)海綿内，導緻聚氨酯泡沫材料T-VOC和(hé / huò)FOG明顯偏高；而(ér)環保型柔軟劑制備的(de)泡沫T-VOC數據較标樣略高，是(shì)因爲(wéi / wèi)柔軟劑的(de)加入，主要(yào / yāo)是(shì)控制聚脲的(de)快速析出(chū)，降低微相分離程度，此時(shí)泡沫制備過程中發泡反應受到(dào)控制，産生的(de)熱量較标樣略有降低，造成部分小分子(zǐ)揮發性有機物部分殘留造成的(de)，但環保型柔軟劑制備的(de)泡沫FOG數據較标樣明顯偏低，是(shì)因爲(wéi / wèi)柔軟劑能夠通過氫鍵合捕捉部分可冷凝揮發物質。
圖2、未添加柔軟劑制備的(de)聚氨酯泡沫(F-S)與添加不(bù)同柔軟劑制備的(de)聚氨酯泡沫(F-MC、F-SF-360)24h後的(de)T-VOC及FOG測試數據
2.4 紅外光譜研究柔軟劑對泡沫分子(zǐ)結構的(de)影響
許多研究表明[3-4]：聚氨酯泡沫體遊離的(de)羰基紅外吸收峰在(zài)1728cm-1處，1710 cm-1處出(chū)現的(de)峰爲(wéi / wèi)形成氫鍵的(de)羰基吸收峰，在(zài)1660 cm-1峰爲(wéi / wèi)無規沉澱聚脲，1640 cm-1處出(chū)現的(de)即爲(wéi / wèi)有序沉澱聚脲。因此，本文通過紅外光譜研究柔軟劑對泡沫分子(zǐ)結構影響，同時(shí)研究微相分離與泡沫軟硬度之(zhī)間的(de)關系。未添加柔軟劑制備的(de)聚氨酯泡沫(F-S)與添加不(bù)同柔軟劑制備的(de)聚氨酯泡沫(F-MC、F-SF-360)測試紅外光譜如圖3所示，測試的(de)聚氨酯泡沫在(zài)1710 cm-1與1660 cm-1處均無明顯的(de)吸收峰出(chū)現，主要(yào / yāo)出(chū)現遊離的(de)羰基吸收峰1728cm-1和(hé / huò)有序沉澱聚脲吸收峰1640 cm-1，說(shuō)明該配方制備的(de)泡沫分子(zǐ)結構呈現相對有序的(de)微相分離結構，聚氨酯泡沫F-S擁有強的(de)有序沉澱聚脲吸收峰，而(ér)F-MC與F-SF-360該處吸收峰依次降低，這(zhè)與表2中的(de)聚氨酯泡沫物性數據呈現一(yī / yì ／yí)定的(de)規律，有序聚脲沉澱吸收峰強度越低，泡沫越柔軟。這(zhè)是(shì)因爲(wéi / wèi)聚氨酯泡沫硬段通過氫鍵結合形成硬段區，軟段無規則纏繞形成軟段區，有序聚脲沉澱降低，微相分離程度提高，剛性增強，柔軟性和(hé / huò)彈性性質下降[5]。
圖3、未添加柔軟劑制備的(de)聚氨酯泡沫(F-S)與添加不(bù)同柔軟劑制備的(de)聚氨酯泡沫(F-MC、F-SF-360)的(de)紅外光譜
3 結論
- 新型環保型柔軟劑均能有效降低泡沫的(de)壓陷硬度，在(zài)文中配方體系，SF-360降低泡沫壓陷硬度的(de)效果更明顯；
- 二氯甲烷作柔軟劑使用時(shí)制備泡沫的(de)泡孔結構更粗糙，而(ér)SF-360制備的(de)泡沫泡孔結構更細密；
- 對不(bù)同柔軟劑制備的(de)泡沫，24小時(shí)後，測試泡沫T-VOC和(hé / huò)FOG的(de)結果，發現二氯甲烷制備的(de)泡沫T-VOC遠高于(yú)新型環保型柔軟劑SF-360制備的(de)泡沫T-VOC；而(ér)FOG數值顯示，柔軟劑360具有明顯的(de)優勢。
- 通過對不(bù)同柔軟劑制備泡沫的(de)紅外光譜進行研究發現，聚氨酯泡沫硬段通過氫鍵結合形成硬段區，軟段無規則纏繞形成軟段區，有序聚脲沉澱降低，微相分離程度提高，剛性增強，柔軟性和(hé / huò)彈性性質下降。
參考文獻
[1] 朱呂民，劉益軍. 聚氨酯泡沫塑料[M]. 3版.北京：化學工業出(chū)版社，2005.
[2] 徐萍萍，周青，劉海蓉. 聚氨酯泡沫VOC袋式法測試影響因素分析[J].聚氨酯工業，2017,32（1）：43-46
[3] 趙孝彬，杜磊，張小平.聚氨酯結構與微相分離[J].聚氨酯工業：2001,16,4-8.
[4] 趙培仲，文慶珍，王源升等. 梯度固化聚氨酯脲中氫鍵的(de)紅外光譜分析[J].光譜學與光譜分析. 2008,28:551-554.
[5] 陶燦.聚氨酯微相分離結構調控、性能和(hé / huò)應用[D].安徽：安徽大(dà)學，2018，1-154.
作者介紹
吳斌
1978年出(chū)生，華東理工大(dà)學精細化工學士，上(shàng)海财經大(dà)學經濟學碩士。2000年進入中國(guó)科學院上(shàng)海有機化學研究所，從事有機合成工作，參與并完成國(guó)家自然科學基金項目（新藥合成），國(guó)防科工委項目（有機矽材料）。2004年進入GE通用電氣有機矽（後邁圖）從事技術研究、項目經理和(hé / huò)廠長等工作。2010年加入奧斯佳，主持奧斯佳松江工廠和(hé / huò)張家港工廠的(de)建設和(hé / huò)營運，2020年開始擔任奧斯佳研究院院長。
萬齊華
1987年出(chū)生，南昌大(dà)學碩士研究生畢業，研究有機小分子(zǐ)熒光探針的(de)設計，合成及應用研究 。2013年加入奧斯佳，任研發工程師，從事聚氨酯軟泡相關各類助劑的(de)開發和(hé / huò)應用研發工作，包括催化劑，表面活性劑和(hé / huò)其他(tā)功能助劑以(yǐ)及各類特種海綿的(de)開發。