前言?

眾所周知，聚氨酯慢回彈泡沫也被稱之為記憶泡沫、粘彈泡沫，其獨特之處是可以順應承載物的形狀，使得接觸面積Z，大化、應力梯度Z，小化，受力集中點能夠得到緩解，局部沒有擠壓和刺痛感。因此，粗MDI慢回彈塊狀泡沫被廣泛用作床墊、坐墊等，有利于人體的血液循環，是一種高舒適性的保健泡沫。?

理論上聚氨酯泡沫粗MDI的回彈性與其相分離程度和玻璃化溫度有關，通過選擇原料把泡沫的玻璃化溫度調整到使用溫度，同時降低泡沫的相分離程度，即可得到慢回彈泡沫粗MDI。通常的工藝路線是把低羥值軟泡聚醚和較高羥值的聚醚混合使用，提高粗MDI泡沫的交聯密度，從而既提高了泡沫的玻璃化溫度，又降低了相分離程度。如CN1606580、CN1572186、CN1229803都是基于這一理論[1-3]。?

傳統的慢回彈聚氨酯塊泡都是用TDI制備，近些年，由于人們對環保的逐漸重視，越來越關注MDI，不止在模塑領域，更希望在塊泡領域嘗試MDI工藝[4-10]。本文介紹了一種改性MDI，商品牌號為wannate8107，用于制備慢回彈塊泡。?

之所以采用MDI預聚技術，其原因在于：MDI基泡沫自由發泡密度較TDI基高，為了維持相同的發泡密度，MDI體系需要較高的水量。但隨著體系中水量增加，脲基/氨基甲酸酯比例增高，易使脲相從聚醚軟段微區分離出來，導致泡沫不穩定，并導致泡沫手感偏僵和較差的老化性能。采用預聚體技術制備MDI基慢回彈泡沫，即使用高分子量、多羥基化合物與MDI反應形成預聚物，可以實現對發泡過程中相分離過程的控制，從而達到改善泡沫Z終性能的目的。尤其在制備低密度泡沫時，MDI預聚體技術則顯得更為重要。其次，對MDI的預聚改性也可明顯改善MDI組分的貯存性能。

MDI的主要化學特性?

?????制備慢回彈塊泡的TDI?通常為2,?4?體占80%(質量分數，下同)，2,?6?體占20%，常溫下為無色或微黃色透明液體，有強烈的刺激性氣味，在10℃以下出現結晶，是劇毒危險品，對運輸有嚴格要求。本實驗采用的MDI可以在0℃下儲存,?室溫下呈液態。MDI?無刺激氣味，25℃時蒸氣壓約為1.33×10-3?Pa，為TDI的1/2700，揮發性較小，對人體毒性相對較小，是非危險品，對運輸無特殊要求，在生產、發泡過程中無污染產生，有利于工業安全保護，深受生產、施工人員歡迎。從分子結構上看，MDI?與TDI?分子結構相似，均含有-NCO?和苯環結構。實驗結果表明,?MDI?與TDI有以下幾點差異：

TDI與MDI體系硬度隨指數變化曲線

A?組分制備?

將軟泡聚醚、慢回彈聚醚、胺類催化劑、錫類催化劑、有機硅勻泡劑、純水、物理發泡劑按設定配方比例依次加入塑料燒杯內，于25℃左右在攪拌器中(轉速2000r/min)攪拌2min。水量的多少由密度決定。?

手工發泡?

發泡條件：

室溫為20~30℃，料溫為22℃。?

發泡配方：

A組分與B組分按照異氰酸酯指數0.8的指標稱量，將計量好的A組分和B組分倒入塑料燒杯內，在攪拌器轉速為3000?r/min下攪拌5~6?s后，倒入自制方盒中進行自由發泡，泡沫成型后標記為MDI泡沫，采用相同的工藝、合適的配方、進行TDI發泡，泡沫標記為TDI泡沫。?

箱式發泡?主要工藝參數如下：

?A、?B組分的溫度：22-27℃

攪拌速度（混合桶內）：約1000r/min?攪拌時間：6-8s?

箱式發泡法制備慢回彈塊泡的工藝流程如下：

由表3可知，TDI與MDI體系的力學性能比較接近。?

按傳統意義上講，MDI制備的軟泡力學性能不及TDI。這是因為：一是TDI本身官能度比傳統的改性MDI低；二是TDI制備的泡沫熱力學上相分離程度更好，而MDI制備的泡沫軟、硬相更容易互溶。?

而本文所制備的wannate8107正是基于傳統改性MDI在軟泡的弊端，進行針對性的改性。因其具有不對稱結構和相對較低的反應活性而降低泡沫塑料中的硬相結晶化趨勢,?可增強泡沫的柔韌性,?提高伸長率，給予Z終制品良好的力學性能。?

另外，由于分子結構的不對稱性,?純2,4’MDI的結晶性能大大降低,?凝固點為34℃，再有亞甲基的空間位阻效應使在苯環2位上的基團活性比在苯環4位上的反應活性要低的多,?貯存過程中二聚體雜質的生成速度緩慢，因此,?wannate8107可以在0℃以上貯存，大大降低了TDI在10℃以下結晶的弊端。

采用相同配方制備的不同體系的慢回彈塊泡，TDI體系的泡沫回彈要比MDI體系的稍慢，這個可以從兩個方面解釋：一是分子結構導致的阻尼性差異，可參考圖4；二是泡沫的泡孔形態結構，可參考圖5。在MDI體系中，也可通過調整聚醚的比例，調節泡沫的回彈時間。?

一般情況下聚氨酯材料都是易燃的，聚氨酯軟泡由于其密度小、開孔率高、導熱系數和熱分解溫度低，故而在有充分氧氣供應和達到一定溫度時就容易燃燒。作為家具常用的塊狀泡沫，其阻燃性能是我們必須關注的。表3為測試的TDI與MDI體系的在都不加阻燃劑的情況下阻燃性能數據。從表3可以發現：在水平燃燒方面，MDI與TDI比較接近，從阻燃方面講，MDI完全可以用于家具軟泡。

未來展望?

在如今崇尚環保、追求高品質的時代，MDI基慢回彈泡沫具有生產環境好、綜合性能優良的優點，被越來越多的下游客戶所接受。北京科聚化工新材料有限公司針對慢回彈塊泡，研制開發的Wannate8107改性MDI產品，完全可以滿足客戶對MDI基慢回彈床墊的性能要求。?

從工藝上分析，隨著各種改性MDI技術進步，全MDI發泡技術基本已經可以完全替代TDI?體系；從國家政策上看，TDI由于其產品特性，被列為劇毒產品，MDI替代TDI也是必然的。因此從遠景來看，改性MDI用于慢回彈塊狀軟泡的前景一片光明。?