硬质聚氨酯泡沫塑料可采用一步法与两步法生产。所谓一步法,就是将各种原料进行棍合后直接发泡成型。而两步法是将全部或部分多元醇与异氰酸酯先反应生成含有一定量游离异氰酸酯基团预聚体,然后再与其他添加剂一起发泡,生成泡沫塑料。两步法又分为预聚体法和半预聚体法,两者差别在于异氰酸酯和多元醇的比例不同。为了生产的方便,目前不少厂家把聚醚多元醇或(及)其他多元醇、催化剂、泡沫稳定剂、发泡剂等原料预混在一起,将之称为“白料”。使用时与粗MDI(俗称“黑料”)以双组分形式混合发泡,仍属于“一步法”,因为在混合发泡之前没有发生化学反应。
早期的聚氨酯硬泡采用预聚体法生产,这是因为当时所用的多异氰酸酯原料为甲苯二异氰酸酯(TDI-80 ),由于TDI黏度小,与多元醇的私度不匹配,TDI在高温下挥发性大,且与多元醇、水等反应放热量大,若用一步法生产操作困难,故当时多用预聚体法。若把全部TDI和多元醇反应,制得的端异氰酸酯基预聚体粘度很高,使用不便。硬泡生产中所指的预聚体法实际上是“半预聚体法”,即首先将TDI与部分多元醉反应,制成的预聚体中NCO的质量分数一般为20%~25%由于TDI大大过量,预聚体的粘度较低。预聚体再和聚酯或聚醚多元醇、发泡剂、表面活性剂、催化剂等混合,经过发泡反应而制得硬质泡沫塑料。
预聚体法优点是:发泡缓和,泡沫中心温度低,适合于模制品;缺点是:步骤复杂,物料流动性差,对薄壁制品及形状复杂的制品不适用。自从聚合MDI开发成功后,TDI已从本上不再用作硬质泡沫塑料的原料,一步法随之取代了预聚体法。一步法和预聚体法的生产工艺流程如图2.3,2.4所示。