海綿是聚氨酯泡沫塑料的一種，屬于軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料。因有多孔狀蜂窩的結(jié)構(gòu)，所以具有優(yōu)良的柔軟性、彈性、吸水性、耐水性的特點(diǎn)，被廣泛用于沙發(fā)、床墊、服裝、軟包裝等行業(yè)。

1、主要原材料

1.1 聚醚多元醇

  海綿多采用聚醚丙二醇、聚醚丙三醇，其官能度少（2-3），羥值低，分子量大。分子式為：

  CH3-CHO（C3H6O)m（C2H4O）nH

  CH2O（C3H6O）m(C2H4O）nH

1.2 有機(jī)異氰酸酯

  常用的是甲笨二異氰酸酯，簡稱TDI，有兩種異構(gòu)體，即2.4-TDI，2.6-TDI.在生產(chǎn)海綿中2.4-TDI占80%，2.6-TDI占20%

1.3 水

  在生產(chǎn)海綿中，水不可缺少，水與TDI反應(yīng)放出CO2氣體，同時起著鏈增長作用。

1.4 催化劑

  促進(jìn)聚醚多元醇與異氰酸反應(yīng)使鏈增長的催化劑有辛酸亞錫、二丁基錫。促進(jìn)交聯(lián)反應(yīng)并能促進(jìn)異氰酸酯與水之間反應(yīng)放出的CO2氣體的催化劑有三乙醇胺、三乙烯二胺、三乙胺等。

1.5 外用發(fā)泡劑

  常用是低沸點(diǎn)氟烴類化合物，如一氟三氯甲烷（F-11）。由于不環(huán)保，一般用環(huán)戊來代替F-11，或二氯甲烷，效果不錯。如果不是生產(chǎn)特輕密度的海綿，亦可適當(dāng)調(diào)整主要原料比例，不使用外用發(fā)泡劑。

1.6 泡沫穩(wěn)定劑（勻泡劑）

  常用有機(jī)硅泡沫穩(wěn)定劑，目前主要用硅-碳鍵Si-C共聚物，用量在0.5%-5%.

2、海綿的合成原理

  海綿的合成過程中，主要是有鏈增長反應(yīng)、發(fā)泡及交聯(lián)等過程，這些反應(yīng)與原料的分子結(jié)構(gòu)、官能度、分子量等有關(guān)。

2.1 擴(kuò)鏈反應(yīng)

  異氰酸酯與二官能度聚醚多元醇擴(kuò)鏈反應(yīng)，由于反應(yīng)中異氰酸過量5%左右，所以擴(kuò)鏈終產(chǎn)品為異氰酸酯基團(tuán)，這樣反復(fù)進(jìn)行促進(jìn)使鏈迅速增長。

2.2 發(fā)泡反應(yīng)伴隨著鏈增長

  在生產(chǎn)海綿的過程中，發(fā)泡氣體主要來源于TDI與水反應(yīng)，生成大量CO2氣體，同時新生成胺又與異氰酸酯反應(yīng)生成脲鍵化合物，這樣反復(fù)進(jìn)行伴隨著鏈增長。

2.3 交聯(lián)反應(yīng) 交聯(lián)反應(yīng)對制備海棉非常重要，發(fā)生過早過晚，都會導(dǎo)致海綿的質(zhì)量下降甚至報廢。

2.3.1 多官能度化合物交聯(lián)

  聚醚多元醇與異氰酸酯反應(yīng)直接影響海綿密度，交聯(lián)點(diǎn)分子量為2000-20000，分子量越小，交聯(lián)密度越大，泡沫的硬度越高，柔軟性、彈性相對下降。

2.3.2

  水與異氰酸酯反應(yīng)生成脲鍵化合物，進(jìn)一步與異氰酸酯反應(yīng)生成三向結(jié)構(gòu)縮二脲交聯(lián)化合物。

2.3.3 脲基甲酸酯交聯(lián)

  氨基甲酸酯基中的氮原子上的氫與異氰酸酯反應(yīng)生成三向交聯(lián)結(jié)構(gòu)的脲基甲酸酯。

3、生產(chǎn)工藝及流程

  目前，海綿生產(chǎn)中大多數(shù)采用一步箱式發(fā)泡法，將各種原料在高速攪拌下，迅速加入成形箱，在成形箱中完成鏈增長、發(fā)泡、交聯(lián)、固化等反應(yīng)，從而完成海綿生產(chǎn)。該工藝優(yōu)點(diǎn)是工藝流程短，物料粘度低，容易控制，節(jié)省能源，設(shè)備投資小，適用密度范圍廣。