张开玲
湖北枝江
摘要：随着科学技术的不断进步，聚氨酯泡沫塑料得到了越来越高的关注度，因其具有优异的新跟那个，被广泛应用与各行各业中。本文主要论述了聚氨酯泡沫塑料的发展和应用，并介绍了研究人员通过对聚氨酯泡沫塑料的改性，优化和提高其各方面性能，从而拓宽其应用范围。
关键词：聚氨酯，泡沫塑料，应用，改性
1.泡沫塑料的概述
泡沫塑料也称多孔塑料，是由传统的热塑性和热固性树脂作为原材料，通过各种发泡技术制备而成，在传统的固体塑料中填充大量的气体微孔，其结构如同海绵，属于高分子类材料。因为泡沫塑料具有很优良的性质，如密度低质量小、吸收噪音效果好、绝热保温性能优异等，所以近年来得到了越来越多的关注。泡沫塑料的制备成型过程简单，品种多，性能优异，在现代塑料工业中已经成为不可或缺的产品[1]。
2.聚氨酯泡沫塑料的概述
聚氨酯（PU），全称为聚氨基甲酸酯，由多异氰酸酯类与多元醇类反应生成的聚合物，是在20世纪40年代，由德国科学家拜尔所发明[2]。聚氨酯材料材料有不同的分子结构，如线形结构和体型结构，故其具有不同的性能，其结构和性能可以通过调整原材料中官能团数目来调整。聚氨酯制品可以分为泡沫类和非泡沫类两种，聚氨酯泡沫塑料是聚氨酯制品中最重要的品种，同时也是泡沫塑料的一个重要分支，被称为“第五大塑料”[3]。聚氨酯泡沫塑料是由黑料和白料反应制备而成，其中黑料是多异氰酸酯，白料包含多元醇、表面活性剂、催化剂、发泡剂等。根据不同的配方，改变其中一种原料的量，调整原料官能团数目就可以制备具有不同结构和性能的聚氨酯泡沫塑料[4]，由于聚氨酯这种独特的特性，聚氨酯材料制备的泡沫塑料有很多种品种，具有不同的性能，可以满足不同领域的需求。
3.聚氨酯泡沫塑料的应用
聚氨酯泡沫塑料在全球功能性塑料用量中排名第五，是应用较为广泛的高分子材料之一[5]。聚氨酯泡沫塑料的导热系数很低，保温效果较好，与其他保温材料相比，达到同样的保温效果，聚氨酯泡沫塑料所需要的厚度最小，可以将其作为一种性能优异的保温材料。根据配方的不同，可以制备出具有不同的结构和特性的材料，聚氨酯泡沫塑料又可以分为：软质聚氨酯泡沫塑料、半硬质聚氨酯泡沫塑料和硬质聚氨酯泡沫塑料[6]。
软质聚氨酯泡沫塑料的结构为开孔式，比表面积很大，有良好的弹性、透气性、保温性，同时密度比较低，主要在座椅坐垫类，包装类和隔音材料方面有广泛应用[7]。
半硬质聚氨酯泡沫塑料的硬度和综合性能处于软质聚氨酯泡沫塑料和硬质聚氨酯泡沫塑料之间，主要在减震零件、吸音设备、汽车地板垫以及保温隔热容器如冰淇淋杯、快餐容器及保温鱼箱等方面应用广泛[8]。
硬质聚氨酯泡沫塑料多为闭孔结构，其刚性和载重能力比普通的泡沫塑料要好，同时也具有保温隔热、防水防潮等特点，在房屋墙体保温层、冷库保温层、冰箱内保温层和输油输气管道保温层等方面有较为广泛的应用[9]。
4.聚氨酯泡沫塑料的改性应用
随着科技的不断进步，研究人员对聚氨酯泡沫塑料进行了大量的改性研究工作，改善和优化聚氨酯泡沫塑料的性能，同时可以增加一些聚氨酯泡沫塑料本身不具备的性能，拓展了其应用范围。
由于软质聚氨酯泡沫塑料具有开孔结构、大的比表面积、耐腐蚀、吸附能力强等优良特性，同时强度也很高，内部的空隙结构较为丰富，研究人员发现软质聚氨酯泡沫塑料通过化学改性的方法处理之后，可以作为污水处理物的载体使用。董磐磐[10]等研究人员用纳米凹凸棒土和海绵铁复合亲水性聚氨酯泡沫作为载体，对农村生活污水进行了高效接触氧化法处理试验，实验结果显示对污水的各种污染物均有较高的去除率，处理后的水质达到GB18918-2002一级A标准。可以说明改性之后聚氨酯泡沫塑料具有了一种特殊的空间结构，这种特殊的空间结构增强了聚氨酯泡沫塑料的亲水性和吸附能力，在污水处理过程中可以起到关键的作用。
梁书恩等研究人员对半硬质聚氨酯泡沫塑料的抗静电性能进行了研究，用导电炭黑和季铵盐等物质作为抗静电剂对半硬质聚氨酯泡沫塑料进行改性，制备出了抗静电型的半硬质聚氨酯泡沫塑料，拓展了半硬质聚氨酯泡沫塑料的应用范围[11]。
相较于其他泡沫塑料，硬质聚氨酯泡沫塑料其自身力学强度已经非常优秀，但是在某些特殊需要高强度塑料材料的应用环境下，硬质聚氨酯泡沫塑料自身的力学强度就达不到要求，需要对其进行改性处理，增强其力学性能，研究人员通过在聚合体系中加入木质素、玻璃纤维、黄麻纤维等物质时，制备的硬质聚氨酯泡沫塑料复合材料的压缩强度、抗冲击性能等力学性能都有明显的提高，说明在硬质聚氨酯泡沫塑料的聚合过程中掺加不同的填料或高分子材料，对其进行改性，可以制备出性能更为优异的复合材料，能够满足不同领域的需求，拓展应用范围。
3 结论
与其他泡沫塑料相比，聚氨酯泡沫塑料具有密度低、重量轻、透气性好、强度高、隔热性好、耐老化、耐腐蚀等特点。同时通过对聚氨酯泡沫进行化学改性处理，能够使聚氨酯泡沫塑料的各项性能进一步得到提高和优化，极大的拓展了其应用范围。
参考文献
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[2] 刘益军. 聚氨酯原料及助剂手册[M]. 化学工业出版社, 2005.
[3] 毛晓琪. 阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料的制备与性能[D]. 华南理工大学, 2014.
[4] 朱吕民, 刘益军. 聚氨酯泡沫塑料[M]. 化学工业出版社, 2005.
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[6] 方秀华. 聚氨酯泡沫塑料发展概况[J]. 聚氨酯工业, 2000, 015(004):6-10.
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[8] 张文博. 环氧树脂/聚氯乙烯改性硬质聚氨酯泡沫塑料的研究[D]. 北京化工大学, 2012.
[9] 何金迎. 硬质聚氨酯泡沫塑料的结构,形态与改性研究[D]. 北京化工大学.
[10] 董磐磐, 魏东洋, 李杰,等. 基于新型载体材料的高效接触氧化处理农村生活污水的试验研究[J]. 水处理技术, 2013(02):90-93.
[11] 梁书恩, 王建华, 田春蓉,等. 匀泡剂对硬质聚氨酯泡沫孔径及冲击性能的影响[J]. 塑料助剂, 2005, 000(003):25-27.