在聚氨酯发泡过程中，助剂是调控发泡反应、改善产品性能的关键原料。不同类型的助剂通过影响反应速率、气泡结构、物理性能等方面，对发泡过程及最终产品产生具体影响，以下是各类助剂的作用解析：

一、催化剂类助剂

1.胺类催化剂（如三乙胺、二甲基环己胺）

对发泡过程的影响：

加速异氰酸酯与水的反应（发泡反应），促进二氧化碳气体生成，加快气泡成核。

调节发泡初期的气体释放速率，避免因反应过慢导致气泡塌陷或过快导致泡沫开裂。

对产品性能的影响：

用量过高会导致泡沫孔径粗大、密度不均，影响抗压强度和回弹性。

可能增加泡沫的黄变倾向（部分胺类催化剂的特性）。

2. 锡类催化剂（如二月桂酸二丁基锡）

对发泡过程的影响：

主要催化异氰酸酯与多元醇的反应（凝胶反应），促进聚合物网络形成，稳定气泡结构。

与胺类催化剂配合使用时，可平衡发泡反应与凝胶反应的速率，避免 “塌泡” 或 “闭孔率过高”。

对产品性能的影响：

适量使用可提高泡沫的力学性能（如拉伸强度、撕裂强度）。

过量会导致泡沫过硬、韧性下降，甚至因凝胶速度过快而产生内部应力开裂。

二、发泡剂类助剂

1. 物理发泡剂（如氟碳化合物、戊烷）

对发泡过程的影响：

受热汽化形成气泡核，降低体系粘度，促进气泡膨胀，提高发泡倍率。

沸点较低的发泡剂（如戊烷）需控制反应温度，避免汽化过快导致气泡破裂。

对产品性能的影响：

闭孔率高的泡沫（如硬泡）导热系数低，保温性能好（物理发泡剂残留于闭孔中）。

部分氟碳类发泡剂因环保性问题（ODP 值）已被限制使用。

2. 化学发泡剂（如水）

对发泡过程的影响：

与异氰酸酯反应生成二氧化碳气体，反应放热可加速发泡过程。

水的用量直接影响发泡量（1 份水生成约 110 份体积的二氧化碳），需与异氰酸酯用量匹配。

对产品性能的影响：

过量水会导致泡沫密度过低、强度下降，且反应生成的脲键会增加泡沫硬度。

水发泡的泡沫开孔率较高，适用于吸音、过滤等需要透气性的场景。

三、泡沫稳定剂（硅油类表面活性剂）

对发泡过程的影响：

降低表面张力，促进气泡均匀成核，防止气泡合并或破裂，控制孔径大小。

在软质泡沫中，可防止 “塌顶”（顶部泡沫塌陷），在硬质泡沫中可改善泡孔均匀性。

对产品性能的影响：

适量添加可提高泡沫的均匀性和柔韧性，避免因气泡大小不均导致的性能波动。

过量会导致泡沫闭孔率增加，影响弹性和透气性（如软泡的回弹性能下降）。

四、交联剂与扩链剂

1. 交联剂（如三乙醇胺、甘油）

对发泡过程的影响：

增加聚合物网络的交联密度，提高泡沫的结构稳定性，防止发泡过程中气泡塌陷。

对产品性能的影响：

提高泡沫的抗压强度、耐温性和耐化学性（如硬泡的保温材料）。

过量会使泡沫变硬、变脆，降低回弹性（如软泡的舒适度下降）。

2. 扩链剂（如乙二醇、二胺）

对发泡过程的影响：

延长聚合物链段，调节体系粘度，影响气泡的生长速率和稳定性。

对产品性能的影响：

增加泡沫的拉伸强度和弹性，改善回弹性能（如高回弹海绵的关键助剂）。

用量不足会导致泡沫强度低、易撕裂，过量则会使泡沫过硬。

五、阻燃剂

1. 添加型阻燃剂（如溴系、磷系化合物）

对发泡过程的影响：

部分阻燃剂（如溴化物）会影响催化剂活性，需调整催化体系用量以平衡反应速率。

高添加量可能增加体系粘度，影响气泡膨胀，导致密度上升。

对产品性能的影响：

提高泡沫的阻燃等级（如 UL94 V0），但可能降低力学性能（如强度、弹性）。

溴系阻燃剂燃烧时可能释放有毒气体，环保性较差，逐渐被磷系或无卤阻燃剂替代。

2. 反应型阻燃剂（如含磷多元醇）

对发泡过程的影响：

作为多元醇参与反应，对发泡过程影响较小，无需额外调整工艺。

对产品性能的影响：

阻燃效果更持久（化学键结合），对力学性能影响较小，环保性更好。

六、其他功能性助剂

1. 开孔剂（如有机硅氧烷共聚物）

对发泡过程的影响：

破坏气泡壁的表面张力，促进气泡破裂形成开孔结构，提高泡沫透气性。

对产品性能的影响：

适用于需要高透气性的场景（如过滤海绵、吸音材料），但会降低抗压强度。

2. 抗氧剂（如受阻酚类）

对发泡过程的影响：

不直接影响发泡反应，但可防止原料在高温下氧化变质，保证工艺稳定性。

对产品性能的影响：

延长泡沫的耐老化性，防止长期使用中因氧化导致的黄变、强度下降。

3. 着色剂（如颜料、染料）

对发泡过程的影响：

部分无机颜料可能影响体系粘度，需控制添加量以避免气泡分布不均。

对产品性能的影响：

赋予泡沫颜色，但高浓度颜料可能降低力学性能（如抗撕裂性）。

总结：助剂的协同作用与工艺调控

平衡反应速率：催化剂与发泡剂需匹配，例如软泡中胺类催化剂与水的用量需确保发泡与凝胶同步，避免塌泡或硬芯。

气泡结构控制：稳定剂与开孔剂共同调节孔径和开孔率，如高回弹海绵需细孔开孔结构，而硬泡需闭孔结构以保证保温性。

性能优化方向：根据应用场景（如家具、建筑、汽车）调整助剂配方，例如汽车坐垫海绵需兼顾回弹、阻燃和耐老化性，需复配多种助剂。

通过精准调控各类助剂的种类和用量，可实现对聚氨酯泡沫密度、强度、弹性、阻燃性等性能的定向设计，满足不同领域的应用需求。