自结皮泡沫塑料, 又称整皮模塑泡沫塑料 , 英文为“Self skinning foam”或“Integral skin foam”(简称 ISF) , 它不用其它塑料做表面材料 , 依靠发泡组分在发泡成形时 , 一次性形成表材与泡沫芯材 ,也就是利用特殊工艺将聚氨酯组分一次形成带坚实表皮的泡沫塑料制品。由于自结皮泡沫带有高强度的外表层 , 所以其制品的总的物理机械性能大大超过相同密度的普通聚氨酯泡沫性能。反之 , 在要求相同物性前提下 , 只需较低密度的自结皮制品。这样 , 在保质前提下 , 达到节省用量 , 降低制品成本的目的。所以自结皮泡沫塑料制品广泛用于汽车方向盘、扶手、头枕、自行车鞍座、摩托车鞍座、安乐椅扶手与头靠、门把、阻流板以及保险杠等。
聚合物多元醇 (POP) 合成的自结皮泡沫(ISF) , 由于合成聚合物多元醇POP 的母体聚醚 PPG 分子质量在 3000～6000之间 , 接枝量小于 40 %。对于自结皮泡沫除提高硬度外对其它性能没有明显改善 , 且使组合料贮存稳定性下降 , 所以 POP 极少用于自结皮泡沫ISF 制品。高接枝量的 POP 可以提高 ISF 制品的开孔率和表皮的力学性能 , 并且与低羟值高分子质量高活性聚醚有很好的混溶性 , 这些特点对于提高 ISF 制品的成品率 , 降低 ISF 制品密度 , 减少生产成本 , 提高市场竞争力具有很大意义。所以近年来高接枝量 POP 在国外被广泛用于 ISF 制品中。
2、实验所需要采取的方法
采用手工发泡, 在 10 cm ×5cm×5 cm 小钢模中获得基本发泡数据。制品模具采用样品铝质材料模具。
3、实验所需要采用的原料
聚醚 TEP 330N ，POP 34/28 , 交联剂 , EG;异氰酸酯 5005 ,; 催化剂 ,A33，DMEA，;141B发泡剂;硅油， 搅拌器一台; 10 cm ×5 cm ×5 cm 小型钢模具一件。
反应机理
自结皮泡沫归属于溶剂发泡体系, 其化学反应体系较为简单 , 一般发生下列 2 种反应 :
自结皮聚氨酯泡沫的外皮与芯层在一次成型过程中同时制得 , 也就是表皮与芯层都由相同的材料制成。结实的外皮是由于物理作用的结果产生的。由多元醇组分与异氰酸酯组分组成的反应混合物 , 因为反应放热使加入的 141B发泡剂形成泡孔。泡孔中充满 141B 蒸汽 , 若碰上低温的模具壁 , 因热量被排出 , 而使 141B蒸汽溶于聚氨酯中 , 泡孔发生破裂 , 高温的芯层物料便被压成结实的外皮 , 直到输入与输出的热量平衡为止。
4、助剂影响大小
（1）扩链剂和交联剂
扩链剂和交联剂与异氰酸酯反应, 构成刚性链段 , 对 ISF 制品的成型性、生产性、机械性能均起着非常重要的作用。增加刚性的链段含量可提高刚性、耐热性及尺寸稳定性。实验表明 , POP 体系的扩链剂采用二元醇 , 如乙二醇 , 二甘醇 , 1 , 4 -丁二醇等; 交联剂采用三元醇或三元醇与环氧乙烷的共聚物。这与单一聚醚体系的扩链剂和交联剂一样 , 但是用量略有降低。
（2）催化剂
在聚氨酯自结皮泡沫的发泡过程中, 催化剂是最为重要的一种助剂。催化剂必须保证发泡过程中的发泡反应和凝胶反应达到动态平衡 , 否则就会出现塌泡或收缩现象。采用对发泡反应有强烈催化作用的强碱性叔胺类化合物(如三乙烯二胺)和对凝胶反应有强烈催化作用的进行复配 , 即可制得适合于 自结皮体系的催化剂。
5、POP的影响
高接枝量 POP 的粘度较普通聚醚大 ,随POP 用量的增加 ,组合聚醚粘度增加 ,充模性逐渐变差。但是有利于泡沫开孔的苯乙烯 - 丙烯腈接枝物含量增加 ,泡沫的开孔性变好。
POP 的加入使组合聚醚与异氰酸酯的前期反应速度基本不受影响 ,但是却加快了后期反应速度。这样使得组合聚醚的充模性不受影响 ,后期熟化时间缩短 ,脱膜速度加快 ,提高了生产效率。