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發(fā)泡劑在聚氨酯材料的生產(chǎn)中一直是個(gè)讓人頭疼的問題。水作為化學(xué)發(fā)泡劑是最環(huán)保的，但是材料的性能難以提升，而且生產(chǎn)的難度更大。各種鹵代烴作為發(fā)泡劑可顯著提升材料性能，相應(yīng)的生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)比較成熟，但是它們要么容易破壞臭氧層，要么價(jià)格相對(duì)高昂。戊烷是一種兼顧了環(huán)保和材料性能的發(fā)泡劑，但是它們卻不夠安全，易燃易爆性制約了它們?cè)趯?shí)際生產(chǎn)中的推廣，也同樣提高了聚氨酯材料的生產(chǎn)成本和進(jìn)入門檻。

 由于材料性能要求不同，聚氨酯硬泡中全水發(fā)泡的技術(shù)難以推廣，但是彈性體中的應(yīng)用卻并不少見。彈性體的形狀記憶功能賦予了其實(shí)現(xiàn)宏觀彈性性能。而形狀記憶功能的與水發(fā)泡有什么聯(lián)系呢？小編找到了德國赫姆霍茲吉斯塔研究中心（Helmholtz-Zentrum Geesthacht）Lendlein教授發(fā)表的一篇論文。這篇論文詳細(xì)論述了水發(fā)泡的聚氨酯彈性體的形狀記憶原理。 

 這項(xiàng)研究中，技術(shù)人員選用了CAPA 2205、CAPA 2402和CAPA 2803這三種牌號(hào)的聚己內(nèi)酯，二乙醇胺作為擴(kuò)鏈劑、GSYPU?33（三乙烯二胺：雙二甲胺基乙基醚為3:1的混合催化劑）和Dabco T-9（辛酸亞錫）作為催化劑與MDI反應(yīng)。水作為化學(xué)發(fā)泡劑添加量為1 pphp。通過配方調(diào)試，材料制備，材料表征到材料物理性能檢測(cè)，技術(shù)人員提出了這種聚氨酯彈性體的形變機(jī)理。宏觀上，聚氨酯彈性體材料表現(xiàn)出應(yīng)力延展性和負(fù)熱膨脹性。微觀形貌的變化主要是泡孔受應(yīng)力或在低溫下可被擴(kuò)大。而在納米尺度下，材料受熱或在拉伸的情況下結(jié)晶度都會(huì)下降，同時(shí)材料不受力時(shí)結(jié)晶度下降可導(dǎo)致材料密度下降而體積增大。然而這種彈性體材料的高結(jié)晶性很可能收益于水發(fā)泡的生產(chǎn)工藝，因?yàn)樗l(fā)泡的聚氨酯中的脲基含量比物理發(fā)泡的材料中的高不少，而脲基可形成的氫鍵更多所以比氨基甲酸酯基的結(jié)晶性高，并且表現(xiàn)出更加明顯的可逆低溫結(jié)晶性。所以，本質(zhì)上是水發(fā)泡賦予了這種聚氨酯材料良好的可逆的負(fù)熱膨脹性，就是這種材料形狀記憶性能的原理之一。 . 聚氨酯彈性體的形狀記憶機(jī)理圖 材料形變的機(jī)理是如此簡(jiǎn)單清晰，但是這能指導(dǎo)哪些實(shí)際應(yīng)用呢？文章作者給出了一個(gè)有趣的例子。當(dāng)材料為U形的塊材時(shí)，根據(jù)機(jī)理推斷，材料受熱則開口角度變大，受冷則開口角度變小。最后，他們也用試驗(yàn)證明了這種推斷。他們制成的有缺口的圓柱狀塊材在高溫時(shí)缺口變大，而在低溫時(shí)缺口變小，而且這種溫控形變是可逆的。 圖2.U形塊材的溫控形變示意圖 圖3. U形塊材的溫控形變照片 這種材料以及這種形變的機(jī)理在實(shí)際中可能會(huì)有哪些應(yīng)用呢？也許智能溫控閥是一個(gè)可能的應(yīng)用領(lǐng)域，這種聚氨酯的彈性體可以通過封堵低溫流體而放行高溫流體來實(shí)現(xiàn)溫控開關(guān)功能。而智能溫控閥不但在自動(dòng)化生產(chǎn)中有較多的應(yīng)用，還可用于智能防護(hù)等領(lǐng)域。這種材料還可能有哪些應(yīng)用呢？這是值得聚氨酯材料人思考的一個(gè)問題