聚氨酯PPT
关于聚氨酯化学课件
O 2 N
N C O >
N C O > C H 3
N C O >
C H 2N C O >
N C O > RN C O
由于电子效应的影响，聚氨酯合成用的二异氰酸酯的活性往往增加。 而当第一个 NCO基团反应后，第二个的活性往往降低。如甲苯二 异氰酸酯，两个 NCO 基团活性相差2~4倍。但当二者距离较远时， 活性差别减少。如MDI上的两个 NCO基团活性接近。
13
O O C NH
C HO3 NH C O hv
H2N
CH3 O
NH C O
[O]
[O ] HN
H3C O O C HN
NN
CH3 O
NH C O
CH2 O
NH C O
14
德国Bayer公司TDI产品性能指标 :
项目
T65
2,4-TDI含量 TDI纯度 凝固点/0C 水解氯/% 酸度/% 总氯量/% 色度（AHPA
基磷、碱性羧酸盐等。二异氰酸酯合成三聚体时可以用一种单体也可以
用混合单体，如德国Bayer公司的Desmoder HL就是TDI和HDI合成的混
合型三聚体。
O
3R NCO
C R N NR
OC CO
R
三、异氰酸酯的反应活性 异氰酸酯的反应活性主要受取代基的电子效应和位阻效应的影响。
8
1．电子效应的影响 当R为吸电性基团时，会增强 NCO 基团中碳原子的正电性，提 高其亲电性，更容易同亲核试剂发生反应；反之，当R为供电性基团时， 会增加 NCO基团中碳原子的电子云密度，降低其亲电性，削弱同 亲核试剂的反应。由此可以排出下列异氰酸酯的活性顺序：
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高分子材料-聚氨酯
塑料橡胶成型原材料课件8 聚氨酯（Polyurethane）学习目的了解聚氨脂的基本原料，熟练掌握聚氨脂树脂产品的性能及应用。
8 聚氨酯（Polyurethane）聚氨酯的基本原料8.1聚氨酯树脂产品8.2聚氨酯的初认识PU传送带PU工业胶辊PU承载轮PU板、棒材PU耐磨压轮PU耐磨衬板聚氨酯的初认识§8.1 聚氨酯的基本原料一、异氰酸酯PUR的分子结构中均含有异氰酸酯（—NCO—）基团。
生产PUR用得最多的是甲苯二异氰酸酯（TDI）、二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）和多亚甲基多苯基多异氰酸酯（PAPI）。
1.甲苯二异氰酸酯（TDI）TDI是水白色或浅黄色液体，具有强烈的刺激性气味，毒性大，对皮肤、眼睛和呼吸道有强烈的刺激作用，吸入高浓度TDI蒸气对人体有害。
TDI常用于软质PUR泡沫制品。
2. 二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）MDI毒性比TDI弱，使用较方便。
MDI常用于半硬和硬质PUR泡沫塑料。
3. 多亚甲基多苯基多异氰酸酯（PAPI）PAPI是一种不同官能度的多异氰酸酯混合物。
主要用于硬质PUR制品及混炼、浇注PUR 制品。
二、多元醇制备PUR的多元醇一般为分子内含有两个以上羟基的有机化合物，常见的有聚酯多元醇和聚醚多元醇。
它们在PUR中的含量决定了材料的软硬、柔韧和刚性。
1.聚醚多元醇主要品种有聚氧化丙烯醚二醇和聚四氢呋喃醚二醇。
这类多元醇粘度低、可在常温下混合、制得的PUR弹性大、成本低。
适用于软质PUR泡沫塑料制品。
2.聚酯多元醇常见的品种有二元酸与二元醇反应生成的线型聚酯多元醇，主要用于软质PUR制品；二元酸与三元醇反应生成的支化聚酯多元醇及芳香聚酯主要用于硬质PUR制品。
三、添加剂1.催化剂常用催化剂分为两类：一类为有机叔胺类催化剂，如三乙胺、三亚乙基二胺、三乙醇胺等。
这类催化剂对异氰酸酯与水的反应（发泡反应）的催化效率高，主要用于PUR泡沫塑料的生产。
另一类是金属有机化合物类，常用的有辛酸亚锡、二月桂酸二丁基铅、辛酸铅等。
聚氨酯ppt课件
泡沫结构
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➢聚氨酯硬质泡沫是以异氰酸酯和聚醚为主要原料， 在发泡剂、催化剂、阻燃剂等多种助剂的作用下， 通过专用设备混合，经高压喷涂现场发泡而成的 高分子聚合物。
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硬质聚氨酯泡沫用途
➢1、建筑隔热材料 ➢2、保温材料(管道设施等的保温隔热) ➢3、生活用品(床、沙发等的垫材、冰箱，空调等
的隔热层和冲浪板等的芯材) ➢4、运输工具(汽车、飞机、铁路车辆的坐垫、顶
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其它工程应用 ➢生物医用材料：聚氨酯具有优良的生物体相容性，
因此逐渐被广泛用作生物医用材料。可用于人工 心脏起搏器、人工血管、人工骨骼、人工食道、 人工肾脏、人工透析膜等的制造。 ➢PU（合成革）
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➢
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谢 谢！
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➢1)在环境温度为25.2℃,湿度为92%,聚氨酯硬泡膨 胀系数16倍的情况下,测得聚氨酯硬泡材料的强度 极限为179.56 kPa,弹性模量为39.4MPa,泊松比 为0.42;
➢2)通过聚氨酯硬泡压缩试验,可以发现聚氨酯硬泡 材料的弹性模量较小且在抗压方面有很好的延性 性能;
➢3)聚氨酯硬泡抗压破坏为明显的塑性破坏,破坏时 并无开裂现象.
➢在多元醇或异氰酸酯键上直接引入上述阻燃元素, 以得到结构型阻燃泡沫。
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➢
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聚氨酯弹性体 ➢聚氨酯弹性体具有很好的抗拉强度、抗撕裂强度、
耐冲击性、耐磨性、耐候性、耐水解性、耐油性 等优点。主要用作涂覆材料(如软管、垫圈、轮带、 辊筒、齿轮、管道等的保护)、绝缘体、鞋底以及 实心轮胎等方面。
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➢ 聚氨酯鞋底
聚氨酯胶粘剂ppt课件
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●固化条件：涂胶后，0.2MPa， 140℃下固化20-40min .
●应用：可用于胶片、织物的粘结（粘结强度不小于 5.6kN/m）。
§5.5 聚氨酯胶粘剂的制备与配方
三.预聚体型聚氨酯树脂胶粘剂
1.预聚体型聚氨酯树脂胶粘剂（双组分）
将多异氰酸酯单体与多羟基树脂反应，生成的预聚 体作甲组分，将多羟基树脂（如：聚酯，聚醚）、催化 剂与溶剂作乙组分配制而成的胶粘剂（双组分） 。
O
属双组分PU胶粘剂，性能最好，应用最广。
3.交联 可用OCN~~~~NCO或甲醛进行交联（略）
§5.4 聚氨酯胶粘剂的配方组份
1.异氰酸酯（主体材料）：
常用品种：TDI、MDI、HDI、IPDI、NDI等。
2.多羟基化合物（关键组分,决定胶的性能） 常用的多羟基化合物：
（1）聚酯 如：聚己二酸乙二醇酯（M≤2000）：307聚酯、 309聚酯、311聚酯等；
34.8
●固化条件：涂胶后，120℃下固化20min .
●应用：可用于织物（粘结力不小于26.0MPa），伸长率610%。
§5.5 聚氨酯胶粘剂的制备与配方
●封闭型异氰酸树脂胶粘剂配方2：
●组分:
质量份：
Hylene MP（苯酚封闭的MDI）水分散液（40%） 27.5
氯丁胶乳
173
氧化锌
15
防老剂（酚类）
即可配制成多异氰酸酯胶粘剂（单组分） 。 2.固化原理：—NCO与被粘物表面—OH作用，可在常温或
高温下固化。 3.多异氰酸树脂胶粘剂的特点： 1）多异氰酸酯分子量低，渗透力强，且反应后性高，
故粘结力很强； 2）固化后，耐热、耐溶剂性能好。 3）含游离异氰酸酯基团高，对潮气敏感、有毒性。 4）多异氰酸酯分子量低，固化后，胶层硬度高，有脆
高分子材料-聚氨酯
塑料橡胶成型原材料课件8 聚氨酯（Polyurethane）学习目的了解聚氨脂的基本原料，熟练掌握聚氨脂树脂产品的性能及应用。
8 聚氨酯（Polyurethane）聚氨酯的基本原料8.1聚氨酯树脂产品8.2聚氨酯的初认识PU传送带PU工业胶辊PU承载轮PU板、棒材PU耐磨压轮PU耐磨衬板聚氨酯的初认识§8.1 聚氨酯的基本原料一、异氰酸酯PUR的分子结构中均含有异氰酸酯（—NCO—）基团。
生产PUR用得最多的是甲苯二异氰酸酯（TDI）、二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）和多亚甲基多苯基多异氰酸酯（PAPI）。
1.甲苯二异氰酸酯（TDI）TDI是水白色或浅黄色液体，具有强烈的刺激性气味，毒性大，对皮肤、眼睛和呼吸道有强烈的刺激作用，吸入高浓度TDI蒸气对人体有害。
TDI常用于软质PUR泡沫制品。
2. 二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）MDI毒性比TDI弱，使用较方便。
MDI常用于半硬和硬质PUR泡沫塑料。
3. 多亚甲基多苯基多异氰酸酯（PAPI）PAPI是一种不同官能度的多异氰酸酯混合物。
主要用于硬质PUR制品及混炼、浇注PUR 制品。
二、多元醇制备PUR的多元醇一般为分子内含有两个以上羟基的有机化合物，常见的有聚酯多元醇和聚醚多元醇。
它们在PUR中的含量决定了材料的软硬、柔韧和刚性。
1.聚醚多元醇主要品种有聚氧化丙烯醚二醇和聚四氢呋喃醚二醇。
这类多元醇粘度低、可在常温下混合、制得的PUR弹性大、成本低。
适用于软质PUR泡沫塑料制品。
2.聚酯多元醇常见的品种有二元酸与二元醇反应生成的线型聚酯多元醇，主要用于软质PUR制品；二元酸与三元醇反应生成的支化聚酯多元醇及芳香聚酯主要用于硬质PUR制品。
三、添加剂1.催化剂常用催化剂分为两类：一类为有机叔胺类催化剂，如三乙胺、三亚乙基二胺、三乙醇胺等。
这类催化剂对异氰酸酯与水的反应（发泡反应）的催化效率高，主要用于PUR泡沫塑料的生产。
另一类是金属有机化合物类，常用的有辛酸亚锡、二月桂酸二丁基铅、辛酸铅等。
聚氨酯材料及其应用ppt课件
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2012年2月27日
由于异氰酸酯基团的高活泼性，使其可以与许多含活性氢 的物质反应。可与异氰酸酯发生反应的活性氢化合物有醇、 水、胺(氨)、醇胺、酚、硫酸、羧酸、脲等。反应可生成氨 基甲酸酯、取代脲、脲基甲酸酯、缩二脲等化学结构。
由于异氰酸酯及活泼氢化合物种类繁多，分子结构千变万 化，所以可以合成出结构、性能各异的聚氨酯（脲）材料。
异氰酸酯与酰胺、脲、氨基甲酸酯反应活性低，反应温度高； 2、异氰酸酯与胺、水、羧基反应都生成脲，在较高温度下，脲基可 进一步与异氰酸酯反应生成支链或交联结构产物。 3、只有在异氰酸酯基过量和高温条件下，才能生成支链或交联结构 产物。
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2012年2月27日
异氰酸酯的自聚合反应
生成二聚体的反应：
N CO
2002年
285.5 40.5 68.0 52.0 180.2 48.5 301.8 1016.5
2006年
326.5 45.0 71.0 53.5 240.7 52.0 327.7 1165.0
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2012年2月27日
世界聚氨酯主要原料消耗量
万吨
原料名称 聚合MDI 纯MDI TDI 脂肪族异氰酸酯 聚醚多元醇 聚酯多元醇 总计
汽车弹性体 和RIM, 6%
涂料、胶粘 剂和密封 剂, 19%
鞋用, 6%
汽车弹性体 汽车模塑泡和RIM, 7%
沫, 13%
2001年
世界聚氨酯产品市场消耗比例
2010年
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2012年2月27日
二、聚氨酯主要原料
聚氨酯原料
脂肪族
异氰酸酯 脂环族
芳香族
聚酯多元醇
环氧丙烷聚醚多元醇
低聚物多元醇 聚醚多元醇 四氢呋喃聚醚多元醇
聚氨酯保温材料精品PPT课件
硬质聚氨酯保温材料是由两种液体在常温下发泡暗影形成泡沫保温材料，特别适合现 场模具和喷涂成型施工工艺。但因现场喷涂施工容易受施工环境温度、黑白料比例、 保温层厚度、受到施工设备和施工人员的技术水平等因素的影响
o聚氨酯硬泡组合聚醚，又称白料，与聚合MDI共称黑白料。适用于建筑保温、保冷、太阳
能、热水器、冷库、恒温库、啤酒罐、冷藏等需要保温保冷的各种场合，并且聚氨酯发泡剂 的可塑性强，经常作为填料发至各种模型、器件。
主要优点 （1）对于各种形状的基材，不论是平面、立面还是顶面，不论是圆形、球形还是其他不规则形状的复杂物体，都可以直接实施喷涂 发泡加工，不需昂贵的模具制造费用； （2）喷涂发泡成型的泡沫保温层的形状与基材物体形状一致；无接缝，绝热效果好；泡沫层外部有一层致密的保护皮层，能较好地 保护内部芯材，同时还容易进行外表面的涂料涂刷和进一步修装； （3）生产效率高，尤其适用于大面积、异形物体的绝热处理，成型速度快，生产效率高。 （4）粘结力:粘结能力强,能在混凝土、砖石、木材、钢材、沥青、橡胶等表面粘结牢固; (5） 导热系数:可达到0.017-0.022W/m.k,低于岩棉、玻璃棉、聚苯板、挤塑板等建筑保温隔热材料; (6）憎水性能:憎水率95%以上; （7） 密封性能:无空腔、无接缝,将建筑外围护结构完全包裹,有效的阻止了风和潮气通过缝隙流动进出建筑物,实现完全密封; （8 ）尺寸稳定:尺寸稳定性小于1%,具有一定的弹性变形能力,延伸率大于5%; （9） 性能恒定:聚氨酯是惰性材料,与酸和碱都不发生反应,且不是虫类以及啮齿类动物的食物源,可保持材料性质及保温性能恒定; （10）抗风性能:抗压强度>300Kpa,抗拉强度>400Kpa,有很强的抗风揭性,且其发泡可钻入墙体缝隙,增加其抗剪性能;3化学组成及性 状
聚氨酯材料简介ppt
一、概述
聚氨酯全称为聚氨基甲酸酯 （poly urethane ）,是 主链上含有重复氨基甲酸酯基团(-ＮＨ-ＣＯ-Ｏ -)的大分 子化合物的统称。它是由有机二异氰酸酯或多异氰酸酯与 二羟基或多羟基化合物加聚而成。 聚氨酯大分子中除了氨基甲酸酯外 ,还可含有醚、酯、脲、缩二脲 ,脲基 甲酸酯等基团。
和粘附力,长期色泽鲜艳。适宜于-50～130℃使用，可用 于化工和电讯仪表、水池、船舶和飞机零件、混凝土建筑 结构、地板、家具、运动器具等。 ④聚氨酯胶粘剂 一般由多异氰酸酯和含羟基聚酯化合物双组分体系组 成。可以含有固化引发剂、粉末填充剂（氧化钛、氧化锌、 水泥）、溶剂（丙酮、醋酸乙酯、氯代烃）。应用前将两 组分直接混合,贮存期为1～3h。固化时间在室温下不少于 24h,或在100～150℃并加压至0.03～0.05MPa下为1～3h 固化。这种胶与各种材料均具有较高的粘接力。固化后对 水、矿物脂、燃料、芳烃、大气均稳定。工作温度 -200～120℃，价格较昂贵。应用于航空和空间技术、建 筑、机械等的金属、塑料、玻璃、陶瓷结构连结，以及聚 合物薄膜的复印材料，鞋底和鞋面的胶接等。
• 多元醇 多元醇是由单体基团和起始剂生成的更高分子量的物 质。它们经常被分为：1）聚醚多元醇，是由含活泼氢的 化合物为起始剂，与氧化烯烃在催化剂作用下开环聚合而 成。2） 聚酯多元醇，是由多元酸和多元醇混合脱水缩聚 而成。 • 扩链剂和交联剂 扩链剂(f=2) 和交联剂(f=3 或更大) 是小分子胺类和 醇类，在聚胺酯纤维、弹性体、胶粘剂、人造革和微孔泡 沫塑料的结构形成过程中起重要的作用。重要的链增长剂 是乙二醇、1,4-丁二醇 (1,4-BDO 或 BDO)、1,6-己二醇, 环己烷二甲醇 和对苯二酚 、双(2-羟乙基) 醚 (HQEE). 所 有这些二醇类使聚氨酯相分离效果好，形成明确的硬段， 可熔融加工。
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泡沫结构
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➢聚氨酯硬质泡沫是以异氰酸酯和聚醚为主要原料， 在发泡剂、催化剂、阻燃剂等多种助剂的作用下， 通过专用设备混合，经高压喷涂现场发泡而成的 高分子聚合物。
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硬质聚氨酯泡沫用途
➢1、建筑隔热材料 ➢2、保温材料(管道设施等的保温隔热) ➢3、生活用品(床、沙发等的垫材、冰箱，空调等
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➢结构特征是：材料中具有大量的、互相贯通的、 从表到里的微孔，也即具有一定的透气性。当声 波入射到多孔材料表面时，引起微孔中的空气振 动，由于摩擦阻力和空气的黏滞阻力以及热传导 作用，将相当一部分声能转化为热能，从而起吸 音作用。
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其它工程应用
➢生物医用材料：聚氨酯具有优良的生物体相容性， 因此逐渐被广泛用作生物医用材料。可用于人工 心脏起搏器、人工血管、人工骨骼、人工食道、 人工肾脏、人工透析膜等的制造。
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相同保温效果不同材质厚度比较
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阻燃性能
➢聚氨酯泡沫均较易燃,尤其是软质聚氨酯泡沫,其氧 指数只有17%~18%,在空气中极易燃烧,且燃烧时 产生大量有毒气体及烟尘。
以添加剂的方式加入含氯、溴、磷、锑等元素的 有机化合物,以制得添加型或反应型阻燃泡沫塑料;
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硬质聚氨酯泡沫应力应变分析
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试验研究结论
➢1)在环境温度为25.2℃,湿度为92%,聚氨酯硬泡膨 胀系数16倍的情况下,测得聚氨酯硬泡材料的强度 极限为179.56 kPa,弹性模量为39.4MPa,泊松比 为0.42;
➢2)通过聚氨酯硬泡压缩试验,可以发现聚氨酯硬泡 材料的弹性模量较小且在抗压方面有很好的延性 性能;
➢在硬质聚氨酯泡沫基体中加入玻璃纤维玻璃纤维 制品、碳纤维、空心玻璃微珠、木质素等材料,可 以制备复合硬质聚氨酯泡沫,提高聚氨酯泡沫的力 学性能,扩大其应用范围。
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保温隔热
➢硬质聚氨酯泡沫塑料具有超低的热导率(其导热系 数γ仅为0.018～0.024W/m*k)，软化系数在250℃ 以上，保温隔热效果在目前市场上所有的保温隔 热材 料中是最好的。
➢PU（合成革）
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➢
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➢
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谢 谢！
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➢在多元醇或异氰酸酯键上直接引入上述阻燃元素, 以得到结构型阻燃泡沫。
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➢
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聚氨酯弹性体
➢聚氨酯弹性体具有很好的抗拉强度、抗撕裂强度、 耐冲击性、耐磨性、耐候性、耐水解性、耐油性 等优点。主要用作涂覆材料(如软管、垫圈、轮带、 辊筒、齿轮、管道等的保护)、绝缘体、鞋底以及 实心轮胎等方面。
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➢ 聚氨酯鞋底
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定型棉
➢此材料棉由聚氨酯材料，经发泡剂等多种添加剂 混合，压剂入简易模具加温即可压出不同形状的 海棉，它适合转椅沙发座垫、背棉，也有少量扶 手也用定型棉做海棉弹性硬度可调整，依产品不 同部位不同进行调整。一般座棉较硬度高，密度 较大，背棉次之，枕棉更软。
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➢二战后英美等国从德国获得聚氨酯树脂的制造技 术于1950年相继开始工业化。
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3
聚氨酯分类
➢氨酯材料性能优异,用途广泛,制品种类多,聚氨酯 泡沫是聚氨酯的主要品种,约占其总量的70%。
➢聚氨酯泡沫分为硬质聚氨酯泡沫、半硬质聚氨酯 泡沫和软质聚氨酯泡沫材料
➢软泡为开孔结构， 硬泡为闭孔结构； ➢软泡又分为结皮和不结皮两种。
的隔热层和冲浪板等的芯材) ➢4、运输工具(汽车、飞机、铁路车辆的坐垫、顶
棚等材料) ➢5、冷库保温隔热、冷藏车及冷库隔热材等
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➢管道保温
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软质聚氨酯泡沫
块状软质聚氨酯泡沫主要用于家具、垫材、复合 面料、服装鞋帽、隔音内衬与箱包衬里材料; 模塑软质聚氨酯泡沫主要用于制作汽车坐垫、靠 背、头枕、摩托车坐垫、家具、运动器材等。22源自➢精选课件23
吸音
➢隔音材料材质的要求是密实无孔隙或缝隙；有较 大的重量。由于这类隔音材料密实，难于吸收和 透过声能而反射能强，所以它的吸音性能差。
➢吸音材料对入射声能的反射很小，这意味着声能 容易进入和透过这种材料；这种材料的材质应该 是多孔、疏松和透气，这就是典型的多孔性吸音 材料，在工艺上通常是用纤维状、颗粒状或发泡 材料以形成多孔性结构；
➢3)聚氨酯硬泡抗压破坏为明显的塑性破坏,破坏时 并无开裂现象.
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颗粒填充改性
➢在硬质聚氨酯泡沫基体中加入刚性粒子可以提高 聚氨酯泡沫的压缩强度、模量和尺寸稳定性。通 过功率超声分散技术将纳米二氧化钛、纳米二氧 化硅、纳米碳酸钙分散在聚氨酯原料液相体系中, 然后聚合成型得到增强聚氨酯泡沫。
聚氨酯的性能及其工程应用
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目录
➢一、聚氨酯简介 ➢二、聚氨酯的结构、性能 ➢三、聚氨酯的工程应用 ➢ 1、隔热、保温 ➢ 2、缓冲、支撑 ➢ 3、吸音 ➢ 4、PU、其它
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一、聚氨酯
➢聚氨酯全称为聚氨基甲酸酯 ，是主链上含有重复 氨基甲酸酯基团的大分子化合物的统称。
➢1937年德国Otto Bayer教授首先发现多异氰酸酯 与多元醇化合物进行加聚反应可制得聚氨酯，并 以此为基础进入工业化应用。