聚氨酯泡沫中扩链剂（Chain Extender）的作用
聚氨酯泡沫中扩链剂（Chain Extender）的作用
引言
在聚氨酯泡沫配方设计中，扩链剂（Chain Extender）是一类重要的添加剂。聚氨酯主要由硬段和软段两部分组成。异氰酸酯和扩链剂构成聚氨酯的硬段，而聚酯多元醇或聚醚多元醇则构成其软段。
硬段有助于提高材料的强度和刚性（Rigidity），而软段则赋予泡沫黏弹性。因此，通过调节软段与硬段之间的比例，可以获得具有不同性能的聚氨酯泡沫。
本文主要介绍聚氨酯泡沫中扩链剂作为硬段组成部分所发挥的作用。扩链剂通常是低分子量化合物，可分为醇类扩链剂和胺类扩链剂。它们能够与异氰酸酯发生反应，从而增加聚氨酯硬段的长度。
使用醇类扩链剂时，会形成硬质氨基甲酸酯链段；而使用胺类扩链剂时，则会形成硬质脲链段。
聚氨酯泡沫中扩链剂的作用及种类
MEG 和 DEG 是较为重要且常用的醇类扩链剂，而 DEA 和 TEA 则属于胺类扩链剂。
如果扩链剂的反应速度过快，泡沫可能在模具完全填充之前，或在达到最大膨胀体积之前就发生凝胶。相反，如果扩链剂的反应速度过慢，则会延长聚氨酯泡沫所需的反应时间。
扩链剂的反应活性应与聚氨酯配方中的其他组分相匹配，以获得适宜的反应时间。同时，扩链剂需要与反应混合物中的其他组分协同作用，从而制备出具有所需物理性能的聚氨酯泡沫。
乙二醇对聚氨酯泡沫性能的影响
单乙二醇（Monoethylene Glycol，MEG）可作为扩链剂应用于聚氨酯泡沫中，有助于增强硬相与软相之间的结合，从而提高材料的强度。根据 Zou 等人的研究，随着其含量增加，材料的耐磨性和硬度提高，同时密度降低。
当凝胶反应速度低于发泡反应速度时，泡孔壁的强度较低，并可能在较大区域内发生泡孔破裂。添加乙二醇对泡沫的制备过程具有积极作用。
由于乙二醇含有伯羟基，并且异氰酸酯用量随之增加，因此凝胶反应速度会加快。
扩链剂对反应时间和脱模过程的影响
聚氨酯泡沫的表干时间（Tack Free Time，TFT）对脱模（Demould）过程具有重要影响。添加乙二醇可以缩短 TFT，这主要与异氰酸酯用量增加以及伯羟基具有较高反应活性有关。
乙二醇还能够促进反应和交联（Cross-linking）的形成。由于乙二醇具有较低的分子量和较低的黏度，因此在发泡过程中能够改善渗透和混合效果，使羟基能够更有效地参与凝胶反应。
随着乙二醇用量增加，凝胶反应速度加快，表干时间缩短。此外，乙二醇与异氰酸酯之间的放热反应会增加热量释放，这也有助于缩短表干时间。
扩链剂对聚氨酯泡沫泡孔结构的影响
当凝胶反应加快，并且由于硬质氨基甲酸酯链段（Hard Segment Urethane）的增加而提高泡孔壁强度时，气泡可以在发生破裂之前更快地生长。
黏度会影响泡孔形态和泡孔尺寸。添加乙二醇能够降低体系的初始黏度，并促进形成更加均匀的气泡，同时还会影响聚氨酯泡沫形成初期的气泡膨胀过程。
结论
聚氨酯泡沫中扩链剂的种类和用量是影响泡沫机械性能和加工性能的重要因素。EG 等醇类扩链剂由于含有伯羟基，因此具有较高的反应活性。
较低的黏度有利于提高渗透和混合效果，而整个体系羟值的提高会增加所需的异氰酸酯用量。扩链剂存在于聚氨酯泡沫的硬段中，有助于提高泡孔壁的强度。同时，它还会增强体系的放热反应，从而有助于缩短脱模时间（Demould Time）。
