粘彈泡沫，又叫做記憶泡沫、溫度敏感泡沫、壓力減緩(relieving)泡沫、緩慢復(fù)原(recovery)泡沫或緩慢釋放(release)泡沫，國內(nèi)更多的人把它稱作慢回彈泡沫?？催^一些關(guān)于“粘彈PU泡沫”和“記憶PU泡沫”的專利之后，覺得人們在使用這兩個術(shù)語時，還是稍有差別的，前者強(qiáng)調(diào)松弛特性，而后者強(qiáng)調(diào)記憶功能。但是，2003年美國PU泡沫協(xié)會建議人們對這類材料統(tǒng)一使用“粘彈PU泡沫”這個術(shù)語。因?yàn)樗鼈兊慕Y(jié)構(gòu)特點(diǎn)和作用原理都是一樣的。
這種PU泡沫，最早是作為NASA的一項(xiàng)成果于上世紀(jì)60年代中期進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)的。這種開孔性(cell-open)軟質(zhì)PU泡沫(FPF)最突出的特點(diǎn)是，在宇航飛行器發(fā)射或重返時能使過載作用力(G-force)經(jīng)過重新分配以后再作用在宇航員的身上，從而減弱了作用壓力的大小，或者,為長時間飛行過程中的飛機(jī)駕駛員提供一個感覺更舒適的坐椅表面。
雖然粘彈泡沫的生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)有37年以上的歷史，但是，作為民用產(chǎn)品卻只是最近幾年才被人們廣泛使用。對于FPF工業(yè)來說，粘彈壓力分配特性(viscoelastic pressure distribution performance)這一概念的提出，乃是對舒適性理解的一項(xiàng)重大革新性的突破。
粘彈PU泡沫的特性
粘彈PU泡沫最典型的特性是，受壓后，它的復(fù)原很緩慢。將一個具有一定重量的物體(如人體)置于粘彈泡沫上，則泡沫形狀逐漸變得與該物體形面相貼合，而當(dāng)將重量去除后，泡沫會緩慢地復(fù)原到它原來的形狀。由于它的復(fù)原過程是緩慢的，所以人們把它稱作“緩慢復(fù)原泡沫”或“慢回彈泡沫”。
粘彈PU泡沫的其它特性還包括：能阻尼振動和吸收沖擊。后面這個特性在實(shí)驗(yàn)室是用鋼球回跳實(shí)驗(yàn)(ball rebound test)表征的，粘彈PU泡沫的鋼球回跳值通常低于20%（而其它的軟質(zhì)PU泡沫卻高達(dá)50~60%），因此，有時人們把它叫做“呆滯”(dead)泡沫或“低回彈”(low-resilience)泡沫，也就是說，這種泡沫的表面缺少其它軟質(zhì)PU泡沫的那種“彈簧彈性”。有些粘彈泡沫據(jù)稱能吸收掉90%以上的沖擊能。這里，應(yīng)當(dāng)指出一點(diǎn)：粘彈PU泡沫并不一定是低回彈PU泡沫，或者說，不能把低回彈PU泡沫等同于粘彈PU泡沫。這是因?yàn)檎硰椗菽谑褂眠^程中的加載速度和回跳實(shí)驗(yàn)時的加載速度是差別很大的。這種情況可以在本期“粘彈PU泡沫專利文摘”中看到。
此外，通常許多粘彈PU泡沫制品對人體體溫是敏感的，也即由于體溫的加熱，這種粘彈泡沫制品的外形會隨著它的變軟而變得呈人體的外形，所以與人體更加貼合。
粘彈PU泡沫的好處和用途
粘彈PU泡沫所具有的上述獨(dú)特特性，使它在床鋪制造和醫(yī)療器材中得到了廣泛的應(yīng)用。由于它的貼合性好，這種粘彈材料被做成人們感到更為舒適的床鋪或床墊；由于它的低回彈性，它又被做成床枕。受傷不能活動的病人需乘坐輪椅或躺臥病床（特別是臀部受傷的病人），由于這種泡沫能重新分布體重和表面壓力，所以就可以減少病人褥瘡或潰瘍的發(fā)生，這些疾病的發(fā)生都是由于皮膚與床、椅表面之間的局部受壓引起的，這些壓力不能通過人體的活動而緩解，那么血管就會受壓，阻礙了血液循環(huán)，于是造成了皮膚組織的傷害
此外，粘彈PU泡沫還可以應(yīng)用于通常的家庭器具（靜止的或活動的）、辦公室器具和汽車坐椅上。它還被用做運(yùn)動器械、動力器具和各種鞋類的襯墊用材。粘彈泡沫已經(jīng)在人體工程學(xué)的一些用途上得到了應(yīng)用，如頸墊、背墊和大腿墊，以及計(jì)算機(jī)椅的扶手和靠墊。
粘彈PU泡沫可以起到免受沖擊作用的保護(hù)功能，這在電子裝置的特種封裝、軍用或民用飛機(jī)坐椅以及武器（如消除反沖作用）上都已得到了應(yīng)用。
配方和工藝
當(dāng)今，泡沫制造商和原材料供應(yīng)商已經(jīng)共同開發(fā)出一系列成功的粘彈PU泡沫制品，通過配方調(diào)節(jié)使泡沫的復(fù)原特性、回彈性和承載性已能滿足各種用戶的要求。
PU是一種由彼此發(fā)生熱力學(xué)微相分離的硬分子鏈段和軟分子鏈段構(gòu)成的聚合物。粘彈PU泡沫正如形狀記憶PU彈性體一樣，其聚合物的結(jié)構(gòu)特征是既含有固定相，又含有可逆相。前者可以具有物理交聯(lián)結(jié)構(gòu)（較高的硬段Tgh或Tmh），也可以具有化學(xué)交聯(lián)結(jié)構(gòu)。固定相的功能是記憶泡沫的原始形狀和使泡沫恢復(fù)其原始形狀，同時使泡沫具有所需要的承載性?？赡嫦嗍歉淮蠓肿榆浂蔚臒o定形區(qū)，其功能是能使泡沫隨溫度的變化發(fā)生軟化／硬化的可逆變化，即可以實(shí)現(xiàn)泡沫形狀的改變，同時使泡沫具有所要求的回彈性。粘彈泡沫在PU軟段Tgs（室溫以上的一個小范圍內(nèi)）處，摸量變化可達(dá)100倍。通常認(rèn)為，軟段相中熔點(diǎn)高于室溫的結(jié)晶區(qū)的存在或者軟段高彈態(tài)／玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變Tgs的存在，以及作為物理交聯(lián)點(diǎn)的硬段微區(qū)的形成或者化學(xué)交聯(lián)點(diǎn)的存在，乃是粘彈PU泡沫聚合物結(jié)構(gòu)的必要特征。由微相分離理論可知：通過控制硬段的主要組成成分—芳族二異氰酸酯和低分子量擴(kuò)鏈劑的種類和用量，便可以控制物理交聯(lián)點(diǎn)的多少和強(qiáng)弱，硬段含量增大，可使軟段和硬段之間的相容性增大，微相分離程度降低，軟段區(qū)Tgs升高，Tgs左右的摸量比降低，形狀恢復(fù)的速度加快；隨軟段分子量（即多元醇分子量）的增大，Tgs下降，同時使形狀恢復(fù)速度減緩。
根據(jù)形狀記憶PU材料的研究可知：硬段的存在，會使軟段結(jié)晶能力降低；軟段結(jié)晶的必要條件是其分子量必須大于某一臨界值；硬段含量必須高于一定值，才能形成完善的物理交聯(lián)微區(qū)。在設(shè)計(jì)PU聚合物組成時，要以保證Tgs（或Tgm）前后摸量變化很大為著眼點(diǎn)。通常認(rèn)為：軟段的組成和分子量，決定了記憶溫度（通常Tgs）的高低；硬段的結(jié)構(gòu)則控制了形狀記憶和形狀復(fù)原的行為特征。
當(dāng)然，粘彈泡沫的承載性、回彈性和形狀復(fù)原速度，與彈性體不同，泡沫泡孔的尺寸大小及其分布、泡孔孔壁的厚薄、泡孔的開孔率都起到很重要的作用，所以，泡沫發(fā)泡系統(tǒng)和催化劑的選擇和設(shè)計(jì)非常重要。
粘彈泡沫的性能對配方的變動特別敏感，所以，保證產(chǎn)品性能的一致性是制造工藝的一個難題。這就要求泡沫制造商和原材料制造商必須密切合作，通過對制造程序的嚴(yán)格控制，才能保證最終產(chǎn)品滿足使用性能的要求。
粘彈PU泡沫的制造工藝與普通FPF的工藝大體一樣，塊狀泡沫工藝或模塑工藝都可以采用。
工業(yè)切裁機(jī)(slitter)和鋸床(saw)都可以用于粘彈PU泡沫的切割，然而，粘彈PU泡沫所采用的速度要比常規(guī)PU泡沫低得多，這是因?yàn)樗哂芯徛龔?fù)原的特性。此外，切割時的“啞鈴”現(xiàn)象不像常規(guī)PU泡沫那么突出。
物理性能
（１） 密度
對常規(guī)PU泡沫來說，密度越高，則泡沫保持其使用性能的耐久性越好。粘彈PU泡沫也是這樣。提高密度即增強(qiáng)了泡沫的耐久性和保持其物理性能的能力。在大多數(shù)家庭器具和床鋪制品中，粘彈PU泡沫的密度大體落在32~96kg/m3這個范圍內(nèi)。
（２） 承載性
通常，粘彈PU泡沫的承載性可以從超軟質(zhì)（25%IFD值低于44.5N）到半硬質(zhì)（25%IFD值高達(dá)533.8N）。降低表面受壓的功能與承載性密切相關(guān)：IFD值低則泡沫的貼合性好，所以能使重量更有效地分散而減緩壓力的作用；IFD值太低，泡沫則不足以起好支撐作用，制品發(fā)生“觸底”現(xiàn)象，它的緩解壓力的作用也就喪失了。
在進(jìn)行IFD實(shí)驗(yàn)時，粘彈PU泡沫的承載性測量值會受到加載速度、溫度和濕度的影響。進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前，試件的狀態(tài)控制也是很重要的。
（３） 速度敏感性
粘彈PU泡沫的這種速度敏感性會影響IFD測量值的大小。如果壓痕板落下的太快，泡沫就會以剛性來響應(yīng)，相反，速度緩慢就會得到另外一個不同的IFD讀數(shù)。所以，應(yīng)注意壓痕速度要合理，特別是，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室之間的結(jié)果比較時其條件一定要保持嚴(yán)格一致。
（４） 溫度敏感性
粘彈PU泡沫的物理性能受溫度的影響很大。即使室溫發(fā)生輕微的變動，也會影響到承載性測量值和復(fù)原速度的大小。泡沫溫度提高，泡沫變軟，壓縮速度和復(fù)原速度就會變大。但在較冷的條件下，泡沫變得承載性更強(qiáng)或顯得剛性更強(qiáng)。所以，在表示泡沫的使用性能時，必須標(biāo)示實(shí)驗(yàn)時的室溫；在比較結(jié)果時，必須保證實(shí)驗(yàn)時的室溫是嚴(yán)格一樣的。
即使體溫這樣的加熱，也能使粘彈PU泡沫變軟。人們把模量在Tms或Tgs附近發(fā)生顯著變化的現(xiàn)象叫做相變或松弛過程。如果相變或松弛發(fā)生在低溫條件下，那么泡沫對體溫的反應(yīng)就會使泡沫承載性降低到它的支撐能力完全喪失；相反，如果相變或松弛是在較熱的條件下才發(fā)生的，那么人體加熱尚不足以使泡沫變軟，泡沫顯得剛硬，不具有緩解壓力的功能。所以，對那些以減輕壓力作用為主要功能的粘彈PU泡沫來說，謹(jǐn)慎地控制上述相變或松弛特性乃是最關(guān)鍵的。
（５） 濕度敏感性
粘彈PU泡沫不僅對溫度是敏感的，而且對濕度也是敏感的。在潮濕的條件下，粘彈PU泡沫制品會變軟。承載力的大小隨室內(nèi)濕度發(fā)生變化會使人們難以對物理性能作出一個精確的判斷。
粘彈PU泡沫與常規(guī)PU泡沫力學(xué)性能的比較
對FPF工業(yè)來說，粘彈PU泡沫技術(shù)代表了一項(xiàng)新的和令人振奮的成果。它正在占有多方面的市場，這種材料是一種性能有別于常規(guī)和高回彈PU泡沫的新型墊材。消費(fèi)者對它的獨(dú)特性能已經(jīng)普遍接受和認(rèn)可。人們正在進(jìn)行的努力是改進(jìn)對粘彈PU泡沫性能的控制，可以預(yù)計(jì)，這種泡沫必將在緩沖、壓力分布和沖擊吸收材料中得到越來越廣泛的應(yīng)用。
