泡沫是由气泡在聚氨酯聚合过程中形成的细胞结构。聚氨酯（PU）柔性泡沫在施加的负载下具有有限的抗压能力，同时在空气中渗透并且具有变形能力。主要有两种类型的柔性泡沫，热固泡沫（hot cure）和冷固泡沫（cold cure），它们在成分和加工温度上有所不同。

聚氨酯热固泡沫被广泛使用，并显示出实际泡沫的主要成分，而聚氨酯冷固泡沫在加工和特性上具有多种优势，例如，更快的成型时间、更好的耐湿性和更大的多样性。

由于冷固泡沫的能耗低（模具温度从 30 度到 65 度摄氏），与热固泡沫（模具温度从 30 度到 250 度摄氏）相比，冷固泡沫的加工也受到关注。另一个优势是低温加工模具的高材料多样性。冷固泡沫是基于二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）制造的，而热固泡沫则是基于甲苯二异氰酸酯（TDI）。

聚氨酯冷固泡沫的生产方法

制备成型泡沫是一种常见的技术，成型泡沫的各种配方至少与石板的种类一样多。成型泡沫的生产概念很简单：泡沫成分被混合并注入，或倒入一个预制模具中，泡沫在形成时填充模具。泡沫具有特定的停留时间，并在适当的停留时间后从模具中取出。

从模具中取出后，泡沫被放置一旁以完成固化。正如行业所做的那样，聚氨酯成型泡沫技术在加工和性能的可重复性方面得到了极大的优化。与块状泡沫的生产不同，在块状泡沫中，部件必须从一个块中切割，成型泡沫则作为泡沫制造过程的一部分经历最终成型。

虽然这种方法减少了废料率并消除了切割成品的操作，但成型泡沫工厂的产能较低，并且需要模具的存在，这可能非常昂贵。在常规的成型泡沫操作中，模具放置在旋转或椭圆形的设备上，以便以某种方式旋转，使泡沫的停留时间与旋转和重新填充模具所需的时间相匹配。

除了操作细节外，制造商还因为他们试图制造的复杂形状以及过度成型特定形状物体的能力，如功能部件、装饰外壳或增强件，而选择制造成型泡沫。这种结构被设计成提供外观、性能和正确形状，作为一个组合部件。

反应性异氰酸酯成分（聚醇、链增稠剂、表面活性剂、催化剂、水等）被放置在共同的储罐或各自的储罐中，然后与异氰酸酯在高能混合器的入口处混合。混合成分被注入模具中，模具关闭并允许成分固化。

由于需要优化成型泡沫的生产效率，同时生产耐用、方便和多样化的泡沫，成型泡沫的配方是复杂的，可以在某种程度上被描述为一种艺术。成型速度、浇注/注入和固化过程都由所选泡沫配方控制。同样，生产操作的细节也可能对配方设计产生显著影响。例如，如果模具被加热，则可以使用较少的反应性系统，而如果模具未加热或在较低温度下加热，则会选择另一种配方。

在某些情况下，模具部分填充一种聚氨酯配方以产生特定特征，然后随后用另一种配方填充，以产生其余部分所需的特性。这种成型泡沫操作的灵活性使其非常适合生产专业部件，但也大大增加了配方科学的复杂性。

如前所述，成型泡沫配方的样本在反映可用选项的广泛性方面是不足的。然而，成型泡沫中使用的主要成分类别与用于块状冷泡沫的成分相似。如果制造商积极地通过通过热烘箱加热模具，则在这种情况下，成型泡沫被称为热固泡沫。

在热泡沫的配方中使用的聚醇可能具有较高的分子量，并且在其中一个三维聚醇被异氰酸酯包围。制造商可能使用 TDI、TDI 与聚合物 MDI（pDMI）的混合物。选择取决于价格、制造商的偏好以及在某些情况下基于合同的特定异氰酸酯的地理偏好。

聚氨酯冷固成型泡沫与之前描述的热固泡沫相比，具有新的工业创新，并通过更冷的模具和更低的烘箱温度进行区分。这些泡沫通常表现出超过 60 到 70 百分比的柔韧性。

与冷块泡沫类似，冷固成型泡沫使用分子量较高的聚醇。低温通常导致冷成型泡沫具有更多未受影响的泡沫细胞。在生产协议中，通常会有机械破碎泡沫的协议，以在从模具恢复后破坏细胞并增加气流和泡沫的透气性。虽然在原理上可以以某种方式配方，以确保不进行额外的破碎操作以完成凝胶化阶段。一些成型泡沫制造商仅使用 pMDI 作为异氰酸酯来生产泡沫。

实际上，异氰酸酯类型的选择主要是一个偏好问题，多个因素在其中发挥作用。然而，在使用 TDI 和 pMDI 制造的泡沫之间存在几种性能差异。一个差异是，pMDI 泡沫通常由于异氰酸酯 MDI 的均匀反应而固化得更快（TDI 中的异氰酸酯的第二次反应通常显著比第一次慢）。虽然速度是成型泡沫操作中的一个优先特性，但快速粘度增加可能会干扰模具的完全填充。

然而，当有效地配方时，pMDI 泡沫可以在更短的周期内制造。这一特性还可以使制造商降低模具和炉子的温度，以进一步平衡化学动力学和过程。pMDI 的分子量大于 TDI，这也意味着为 MDI 泡沫生产的硬件件的体积大于 TDI 泡沫。这一分子量的差异导致基于 MDI 的泡沫在水指数和异氰酸酯指数上具有更高的潜在负载。

然而，已提到具有较高指数的成型泡沫在某些动态特性上可能具有破坏性，同时表现出更高的硬度。

聚氨酯泡沫配方的复杂性，如前所述，是成型泡沫常规使用的方面。这在很大程度上受到对舒适度的粗略理解的影响，随后与泡沫的硬度、柔韧性和透气性（与气流相关）有关。另一个根据地区偏好决定的泡沫特性是随着压缩增加而变化的抗力，有时被称为“支持”或“舒适”，并以定量的方式通过在两种不同压力下的泡沫硬度比率定义。

泡沫设计师可能会考虑的组成泡沫的因素，以满足客户的偏好包括：

泡沫密度（受水分和硬质部分百分比的影响）

泡沫的细胞结构和开放性（部分由表面活性剂和催化剂决定）

异氰酸酯的类型和指数

聚醇的性能和当量重量

聚醇的共聚物和固体百分比

设计用添加剂

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