PU 泡棉是相當重要的民生工業材料，廣用於運輸、運動器材、傢俱、包裝、織物、隔熱材料、冷凍儲罐及管道絕熱等領域，是PU 樹脂最大宗的應用產品。北美、歐洲及日本之PU 泡棉年總產量大於230 萬噸，全球每年之成長率為2~3% 。台灣泡棉製造廠超過34 家，泡棉（含軟質及硬質）年總產量約3.6 萬噸，如表一所示。在全球化的潮流中，台灣已有許多產品在面對中國大陸、東南亞低廉成本的競爭下，不是外移至中國大陸或東南亞生產，便是關廠歇業。台灣產業在如此激烈的競爭壓力下，急需技術/ 品質升級，開發高附加價值化產品，尤其是低污染、高功能、高附加價值產品。
表一、台灣PU 樹脂生產應用分布
大部分軟質或硬質PU 泡棉為TDI 或MDI 型，屬於芳香族結構化合物，其特點為反應快、產品成形時間短，主要係TDI 或MDI 與聚醚醇的反應速度快，反應速度比如表二所示，可以有效調控發泡速率，以符合生產製程需求，也可以輕易控制發泡體的孔徑大小與均勻度。PU 泡棉係用異氰酸鹽(Isocyanate)、多元醇(Polyol)、催化劑、水、添加劑等發泡而成，發泡體具有優良的保溫性能、力學性能、電學性能、聲學性能和耐化學品性能，並具有優異的絕熱性能，其密度、強度、硬度等均可以隨原料配方的不同而改變，成型施工十分方便，應用範圍廣泛。
全世界為保持建築物內適宜的溫度及冷凍、冷藏、保溫用途而消耗掉相當多的能源。良好的隔熱材料可大幅降低熱能逸失及能源浪費。隔熱材係以低熱傳導性物質做為材料，使材料高熱側之熱能不易傳導至低溫側，來達到保溫隔熱的效果。而良好的隔熱材能夠減少壓縮機運作時的能源消耗。隔熱建材也可降低冷暖氣機的耗電需求。PU 泡棉一向被視為極佳的隔熱材，優點為密度小、強度高、導熱係數低且黏接力強，容易塑形、使用，而且運輸方便。
全水PU 發泡的化學反應與製程
全水PU 發泡屬於化學發泡， CFC-11發泡及環戊烷發泡屬於物理發泡，水屬於化學發泡劑，在發泡過程中與異氰酸酯產生化學反應，除了生成脲結構之外，也同時放出二氧化碳，放出的二氧化碳殘留在泡孔中，引起發泡的作用，故在製備聚氨酯泡沫過程中，可透過改變水的用量來控制放出的二氧化碳產生量，而獲得不同密度的聚氨酯發泡體。由於二氧化碳屬於不燃氣體、無毒，臭氧消耗潛值(ODP)為零，且整個發泡工藝操作簡單，工廠現有設備可沿用，無需改造。
圖四、PU 發泡交聯控制技術
全水發泡泡棉應用之發展
1. 儲存槽夾層隔熱泡棉
BASF 公司在美國專利(US2010/0041782)以多元醇（主要為4 官能基及3 官能基）、水與Isocyanates 進行發泡反應，發泡原料不含物理發泡劑（低沸點溶劑），發泡倍率為5~20 倍，抗壓強度為0.8~101 N/mm2 ，熱傳導係數為27.3~30.6 mW/m•K ，發泡體內部以玻璃纖維網當作補強材料，製作過程係將玻纖網先放置於放置帶上，再將發泡原液連續式澆注於玻纖網上，使玻璃纖維網周圍佈滿聚氨酯發泡體，以製作瓦斯儲存槽夾層隔熱泡棉，如圖五所示。
2. 高機械強度泡棉
BAYER 公司在美國專利(US2009/0036562)以SAN（苯乙烯- 丙烯烴）多元醇、水與Isocyanates 進行發泡反應，水之用量為1~4wt%（相對於整體反應原料），界面活性劑為TEGOSTAB B8421 ，製作高閉孔(Closed Cell)性聚氨酯發泡體，閉孔率大於80% ，一般說來，高閉孔性聚氨酯發泡體具有較佳之隔熱性，本專利所製作之發泡體密度約……以上內容為重點摘錄，如欲詳全文請見原文
作者：藍同天、王翰霖 / 久聯化學工業公司，任紹農 / 中盛科技公司，蔡梵正、沈永清、張義和 / 工研院材化所
★ 本文節錄自「工業材料雜誌310期」，更多資料請見：https://www.materialsnet.com.tw/DocView.aspx?id=10649