4.1.3硬质聚氨酯泡沫塑料的泡孔直径分布

为了对聚氨酯泡沫孔径大小和分布情况进行量化，通过ImageJ软件对SEM测试结果进行处理分析，其孔径分布直方图如图7所示。通过泡沫的孔径分布直方图对比结果可以看出，添加国产-1的聚氨酯泡沫孔径分布范围在100~700μm，存在较大直径的泡孔，添加进口-2的聚氨酯泡沫泡孔直径分布范围在0~550μm，虽然分布范围有变窄，但也存在较大泡孔直径，添加PAVE-5的聚氨酯泡沫泡孔直径分布范围在100~450μm，泡孔分布范围减小，但仍然存在超过400μm的大泡孔,分布范围最窄的是添加PGVF-6泡沫稳定剂的硬质聚氨酯泡沫,分布范围在0~300μm,没有超过400μm直径的泡孔，泡沫泡孔直径得以减小，泡沫泡孔细小均匀。这种微观结构上的改善可能得益于在发泡过程中,接枝APEG的POSS可以作为三维网络结构的交联点,通过其与聚氨酯基体的相容性，亲水性-OH基团有助于形成更加稳定的泡沫结构。

4.2泡沫稳定剂性质对压缩性能的影响

4.2.1表面张力

聚氨酯泡沫具有理想泡孔结构的前提是在发泡过程中所形成的气泡具有良好的稳定性，避免气泡合并或者破裂。因此合适的泡沫稳定剂应该具备适宜的表面张力，才能有效提升气泡稳定性进而获得均匀且细密的泡孔结构。为此对所使用的泡沫稳定剂进行了表面张力测试，结果如图8所示。通过测试结果可以看出，国产-1的表面张力为25.93mN/m，进口-2的表面张力为25.66 mN/m,PAVE-5的表面张力在25.49 mN/m，而PGVF-6的表面张力进一步得到降低，为25.31mN/m，这主要是因为PGVF-6和PAVE-5特有的疏水性硅氧烷结构有助于降低表面张力，并且PGVF-6相较于PAVE-5具有更长的聚醚链段的同时，其链段中间分布着疏水基团,这些疏水基团在气液界面上倾向于排列在气相一侧，从而减少液相中的分子间作用力，导致表面张力的降低。此外分子链越长，这可能增强其在界面上的铺展能力，进而更有效地降低表面张力。官能度的提高，即分子中羟基数量的增加，可以增加分子与空气界面的接触点,增强其在界面上的吸附能力,从而进一步降低表面张力。

4.2.2溶解性

聚氨酯发泡过程中，各原料之间的相容性对泡沫的性能有重要影响。相容性好的原料可以确保发泡过程中的化学反应顺利且充分进行，从而获得均匀、细腻的泡沫结构,提高泡沫的物理性能和使用性能。表3是不同种类泡沫稳定剂在不同溶剂中的溶解性测试，通过测试结果可知,经过接枝改性后的PAVE-5和PGVF-6在多元醇和环戊烷中的溶解性较好,和国产-1、进口-2等泡沫稳定剂都能够很好的溶解在多元醇和环戊烷中。PGVF-6和PAVE-5在多元醇中表现出的优良溶解性主要得益于POSS接枝的APEG链段的醚键和羟基都具有明显的极性，这使得其分子间以及与其他极性分子间可以形成较强的极性相互作用。这种相互作用有助于分子间的相容性，对聚氨酯泡沫的形成和性能有积极作用。

表3不同种类泡沫稳定剂的溶解性

4.2.3黏度

黏度是衡量液体内部摩擦力的一种指标，在泡沫形成过程中，硬质聚氨酯泡沫稳定剂的黏度会影响气泡的生成和分散。通过调整泡沫稳定剂的黏度，可以优化气泡的大小和分布均匀性，减少泡沫的聚并和破裂，从而改善泡沫的整体质量。高黏度的泡沫稳定剂可以在气液界面形成较厚的吸附层，增加液膜的机械强度，抵抗外界的扰动和重力作用。此外黏度高的稳定剂能够减缓液膜中的液体向Plateau边界的排液速度，从而延长泡沫的生命周期。通过表4中的结果可以看出接枝更长聚醚链段和2-壬烯酸甲酯的PGVF-6具有最高的黏度，这使得其能在发泡过程中提供厚实的孔壁，所制的聚氨酯泡沫能够承受更大的压力而不发生屈服或破裂，因此泡沫的抗压缩性能得到明显提高。

表4不同泡沫稳定剂与对应聚醚多元醇混合后的黏度

5结论

通过“烯-硫醇”点击化学反应制备了两种新型POSS基杂化泡沫稳定剂(PAVE-5、PGVF-6)。傅里叶红外光谱、核磁波谱等测试结果证实了杂化稳定剂的成功制备。添加了PGVF-6型泡沫稳定剂制得的硬质聚氨酯泡沫相较于两种市售产品展现出了更加出色的抗压缩性能(205.29kPa)。这种抗压缩性能提升的主要机理是由于:(1)PGVF-6结构中引入亲水性基团有利于其在多元醇体系中分散更加均匀，提升与聚氨酯基体的相容性，形成紧密细致的泡孔结构;(2)低表面张力可以提升气泡稳定性进而获得更加均匀且细密的泡孔，形成更加稳定的泡沫结构;(3)POSS基纳米杂化泡沫稳定剂具有三维有机-无机网络结构，可以为聚氨酯泡沫提供支撑骨架，有效提升抗压缩强度。

新型POSS基杂化泡沫稳定剂表面张力测定及对泡沫压缩性能的影响（一）

新型POSS基杂化泡沫稳定剂表面张力测定及对泡沫压缩性能的影响（二）

新型POSS基杂化泡沫稳定剂表面张力测定及对泡沫压缩性能的影响（三）