如何减少聚氨酯制品中的气泡

PU制品中气泡来源主要有三：原料搅拌引入空气;固化过程中溶剂挥发;副反应。

前两者可以通过工艺调整来改善，这里暂时不谈，我们主要来看看如何减少副反应造成的气泡过多。

水作为聚氨酯泡沫塑料中主要和使用早的发泡剂，和异氰酸酯反应，产生二氧化碳气体并生成脲基。但大多数聚氨酯制品(湿固化除外)，异氰酸酯与水的反应是作为副反应存在且不受欢迎的，体系含水不仅仅是带来泡孔的问题，大量的脲基出现，也会直接影响产品的手感及制品性能。抑制此类副反应的简单直接的办法就是–除水，无论是通过减压脱水、添加除水剂以及改善施工环境等措施都能取得不错的效果。

另一个直接有效的方法就是选择合适的催化剂。

聚氨酯工业的飞速发展，催化剂功不可没，目前用于聚氨酯材料合成的催化剂超过两百种。基本分为两大类：叔胺及其盐催化剂;金属烷基化合物。前者主要有三乙烯二胺、二甲基乙醇胺、DMDEE等;后者主要有二月桂酸二丁基锡、羧酸铋、辛酸亚锡等。其使用的原则不仅要根据催化剂的催化活性大小，同时还要考虑催化的选择性、化学品毒性、与其他原料相容性、价格、稳定性等等。

叔胺作为聚氨酯催化剂中种类多应用广的一支门类，其碱性强，活性高，能够快速催化异氰酸酯-羟基反应，同时也催化异氰酸酯与水反应，产生二氧化碳，广泛用于各类聚氨酯泡沫塑料的生产，以及诸多微孔弹性体的制备。其具代表性的即是三乙烯二胺，因其是固体使用不便，国内厂家通常将其用二元醇(EG/DEG/DPG)稀释成33%浓度的溶液来使用，俗称A-33。作为一支用途极广的叔胺催化剂，除了泡沫领域外，在聚氨酯胶粘剂/涂料/微孔弹性体等方面也有着重要作用，但是我们不能忽视的是，如果我们简单粗暴的把聚氨酯反应划为发泡、凝胶两种反应的话，三乙烯二胺其催化异氰酸酯-水反应的效率大约要占到总效率的60%左右，也就是有着很强催化发泡作用，在我们体系对泡孔敏感且无法除净体系中水分的情况下，建议避免使用。

还要多说一句是，像8154、C-225之类的延迟型叔胺催化剂，多数是以有机酸封端的季胺盐，为了防止羧基与异氰酸酯反应生成CO2，选择时还是要多加留意。

在有机金属方面，铅、锡、汞、铋、锰、锌、铜、钛等烷基化合物在聚氨酯体系中均有着一定催化作用。但自从1956年发现有机锡类催化剂其对羟基与异氰酸酯有着及其强烈的催化作用，能有效促进分子链增长之后，有机锡催化剂作为聚氨酯工业领域重要的有机金属催化剂的地位，几乎没有动摇过。有机锡催化剂对羟基与异氰酸酯选择性高，副反应少，因此在泡沫、胶粘剂、弹性体、涂料、密封剂等领域，均有其一席之地。

而在无泡制品生产上，佳的催化剂选择仍是有机汞(醋酸苯汞)，这种毒性巨大的催化剂【LD50：39.5mg/kg(小鼠经口);35mg/kg(大鼠经口)】，对异氰酸酯-水几乎无催化活性，却可催化异氰酸酯-羟基反应，采用此种催化剂聚氨酯不会因微量水分而产生气泡。作为一名从业人员，很喜欢汞触媒的效果，但还是对其毒性望而生畏。还好我们还有有机铋可供选择。

做为铅汞锡催化剂的低毒环保替代品，有机铋一面世就以其超高的价格，比有机锡更弱的活性让人望而生畏。但是其环保性、对锡类更高催化异氰酸酯-羟基选择性，加之这些年不断的推广、产量扩增，现如今基本可以平民价示人了，而其开放期短、活性低的缺点，也可以通过微调配方、辅以其他催化剂等方法来改善。

当然除了从催化剂种类上调整，还可以通过催化剂开放时间上来改善制品的气泡多少。

不过除了以上方案，还有一种一劳永逸的方法–抛弃异氰酸酯。以环碳酸酯低聚物和伯氨基低聚物反应，形成NIPU网络，也就是非异氰酸酯型聚氨酯。

与传统的聚氨酯相同，非异氰酸酯聚氨酯中含有氨基甲酸酯链段，故有相似的基本特性，但又不完全相同。由氢键封闭的羰基氧显著降低了整个氨基甲酸酯基团的水解敏感性，进而提升了PU的耐化学稳定性，降低可渗透性，同时反映过程无挥发物和二氧化碳产生，制品中不存在棋牌，增强了力学性能。

这是今后聚氨酯工业重要的发展方向，据说美国已有相关生产基地了。