浇注型聚氨酯

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浇注型聚氨酯耐酸碱性能研究

浇注型聚氨酯耐酸碱性能研究

浇注型聚氨酯耐酸碱性能研究摘要:浇注型聚氨酯材料的优异性能使其在国民生活的各个领域广泛应用,在一些特殊领域其酸碱性能受到一定的考验。

通过对聚氨酯的酸碱腐蚀机理之后,分别从其软段与硬段结构对耐酸性能的影响进行分析,为提高聚氨酯材料的耐酸碱性能研究提供参考。

关键词:聚氨酯耐酸碱软段硬段聚氨酯全称为聚氨基甲酸酯,可呈现硬质、软质或介乎两者之间的性能,具有高强度、高耐磨和耐溶剂等特点。

聚氨酯材料可用在国民生活的各个领域,应用范围十分广泛,在近些年得到了迅猛的发展。

研究聚氨酯弹性体的耐腐蚀性能,延长聚氨酯材料及制品的寿命,无论是对社会还是对聚氨酯工业,都具有非常重要的意义。

浇注型聚氨酯弹性体(CPUE)是聚氨酯弹性体(PUE)的三大加工类型中最重要的一种,其用量占PUE总量的60%。

因此提高聚氨酯弹性体的耐酸碱腐蚀性,以延长制品的使用寿命和使用安全性,成为推广聚氨酯弹性体应用于特殊酸碱腐蚀领域的关键因素。

一、聚氨酯的酸碱腐蚀机理与影响因素聚氨酯由二元或多元异氰酸酯与二元或多元羟基化合物、二元胺等作用而成的高分子化合物。

氨酯弹性体是一种嵌段聚合物,一般由低聚物多元醇柔性长链构成软(链)段,以二异氰酸酯及扩链剂构成硬(链)段,软段和硬段交替排列,互不相容,各自成相。

聚氨酯弹性体的耐酸碱腐蚀性能取决于其软段和硬段的结构与性质。

在酸碱介质中,聚氨酯受到的腐蚀破坏是物理和化学作用的综合结果。

首先介质分子渗透、扩散进入材料内部,与大分子链段相互作用,破坏大分子的次价键,使材料溶胀、软化,材料中的配合剂溶解、溶出,同时在酸碱活性介质作用下,介质分子与大分子中的活泼基团发生水解、氧化等化学反应,大分子主价键发生破坏、裂解,使得高分子材料或制品颜色变深、表面发粘、模糊、软化甚至断裂、溶解,体积及质量增减,力学性能下降以至丧失使用性能。

所以,要使高分子材料对酸碱腐蚀性物质有较好的稳定性,首先是其分子结构要有高度的饱和性,且不存在活泼的取代基团,或者在某些取代基团的存在下,弹性体分子结构中的活泼部分(如双键、氢原子等)被稳定;其次,如分子间作用力强,分子空间排列紧密,呈定向以致结晶作用,都会提高对酸碱腐蚀的稳定性。

CPU与OPU的区别

CPU与OPU的区别

PU与CPU、TPU的区别
聚氨酯弹性体英文叫PU Elastomers 它是一种高分子材料。

聚氨酯是一种新兴的有机高分子材料,被誉为“第五大塑料”,因其卓越的性能而被广泛应用于国民经济众多领域。

其分为浇注型聚氨酯弹性体(简称CPU),热塑型聚氨酯弹性体(简称TPU),混炼型聚氨酯弹性体(简称MPU)。

CPU---是浇注型聚氨酯弹性体(CPU)是一种介于橡胶与塑料之间的一种新型高分子合成材料,在实际应用中,多作为橡胶制品的更新换代产品,由于CPU 有卓越的耐磨性(弹性体中最好),浇注型聚氨酯弹性体(简称CPU)亦叫热固性弹性体,在常温下成液态,经加工后成固态特性,所以CPU经常用来进行浇注加工,如脚轮、采矿、炼油、纺织、印刷机辊筒,其成品在耐磨性方面强。

TPU热塑型聚氨酯弹性体(简称TPU)亦是一种介于橡胶与塑料之间的一种新型高分子合成材料,在实际应用中,多作为橡胶制品的更新换代产品,同样与CPU有卓越的耐磨性(弹性体中最好),常温成固态,经加热或溶液等方法使其变成液态,加工定型后,重新成为固态的聚氨酯材料。

TPU是聚氨酯弹性体中应用最广、产量最大的一种,如运动器具:溜冰鞋轮、鞋彀、扣带、配件、雪靴…… 工业零件:密封件、汽配件(防尘管、管件、减震析、工业轮、输送带… 管材:空压管、消防水管、医疗管…电线电缆、押条、表带、薄膜… 鞋材:鞋底、鞋饰片、气垫、配件、天皮、鞋钉、标签等等。

影响MDI体系聚氨酯弹性体性能的因素

影响MDI体系聚氨酯弹性体性能的因素

影响MDI体系聚氨酯弹性体性能的因素浇注型聚氨酯弹性体(CPUR)具有硬度范围宽、耐磨性能好、机械强度高、回弹性好等特点。

通常采用一步法、预聚物法和半预聚物法三种方法合成。

TDI体系浇注型聚氨酯弹性体一般采用预聚物法合成,预聚物中游离-NCO质量分数较低;而MDI体系的聚氨酯预聚物,虽然其预聚物比TDI体系预聚物刺激气味小,但MDI体系预聚物粘度较高,故合成MDI体系浇注胶多采用半预聚物法,半预聚物中游离-NCO的质量分数较高,粘度较低。

同时,采用半预聚物法合成工艺可使扩链剂组分与半预聚物的粘度和用量相接近,便于加工。

同时针对常用扩链剂3,3’-二氯-4,4’二氨基二苯甲烷(MOCA)使用不便的缺点,据文献报道,采用新型液体扩链剂DMTDA制备弹性体,通过配方的调整,可以得到配比、粘度接近的双组分聚氨酯弹性体体系,该体系具有原料粘度较低、生产工艺简单、操作方便、性能优良等特点。

1 实验部分1.1 原料及规格聚醚:TDIOL-1000,羟值(110±5)mgKOH/g,天津石化三厂;聚醚:TDIOL-2000,羟值(56±5)mgKOH/g,天津石化三厂;聚醚:PTMG-1000,羟值112mgKOH/g,Bayer 公司;4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI):工业品,烟台万华聚氨酯股份有限公司;扩链剂DMTDA:工业品,杭州崇禹公司;1,4-丁二醇:化学纯,上海化学试剂厂;二月桂酸二丁基锡:化学纯,上海化学试剂厂。

1.2 双组分CPUR的制备1.2.1 A组分的合成将聚醚多元醇加入三口烧瓶中,在100-120℃,0.096MPa的负压下减压脱水1.5-2h,冷却至60℃,加入计量的二异氰酸酯,在(80±2)℃左右反应1.5h,然后再脱气至无气泡,降温密封得预聚物(或半预聚物)待用。

1.2.2 B组分的制备将聚醚多元醇、DMTDA、1,4-丁二醇等按一定比例称量、混匀并加热至100-120℃,真空脱水后加入催化剂,搅拌均匀待用。

聚氨酯材料的成型方法

聚氨酯材料的成型方法

聚氨酯材料的成型方法聚氨酯材料是一种广泛应用于工业和日常生活中的一种材料,它具有优异的性能和多样的成型方法。

本文将介绍聚氨酯材料的成型方法,包括浇注成型、喷涂成型、挤出成型和压缩成型。

浇注成型是一种常用的聚氨酯材料成型方法。

它的工艺流程相对简单,适用于生产大型、复杂形状的零件。

浇注成型的过程是将聚氨酯原料以液态形式倒入模具中,经过一定时间的反应固化成型。

这种成型方法可以灵活调节材料的硬度、强度和密度,并且能够制作出各种颜色的产品。

喷涂成型是一种适用于表面涂层和修补的聚氨酯成型方法。

喷涂成型的过程是将聚氨酯原料分为两个组分,通过专用的喷枪将两个组分混合后均匀喷涂在需要涂层或修补的物体表面上,经过一定时间的反应固化形成涂层或修补层。

这种成型方法可以制作出坚固、耐磨的表面涂层,并且能够适应各种复杂的表面形状。

挤出成型是一种适用于制作连续型产品的聚氨酯成型方法。

挤出成型的过程是将聚氨酯原料通过加热和加压的方式推动到挤出机中,通过挤出机的螺杆将原料挤出成带有所需截面形状的连续型产品,然后经过一定时间的冷却固化。

这种成型方法适用于制作管道、板材、条材等产品,具有高效、连续生产的特点。

压缩成型是一种适用于制作密封件和弹性零件的聚氨酯成型方法。

压缩成型的过程是将聚氨酯原料放置在加热的模具中,然后通过机械压力将原料压缩成所需形状,经过一定时间的加热和冷却固化。

这种成型方法可以制作出具有优异弹性和密封性能的产品,广泛应用于汽车、机械、电子等领域。

除了上述几种常见的成型方法,聚氨酯材料还可以通过注塑成型、旋转成型等方法进行成型。

注塑成型适用于制作小型、精密的零件,通过将熔融的聚氨酯原料注入模具中,经过一定时间的冷却固化成型。

旋转成型适用于制作中空型零件,通过将聚氨酯原料注入旋转模具中,通过旋转模具的高速旋转使原料均匀涂覆在模具内壁上,经过一定时间的固化成型。

聚氨酯材料具有多样的成型方法,包括浇注成型、喷涂成型、挤出成型和压缩成型等。

浇注型聚氨酯弹性体优缺点总结

浇注型聚氨酯弹性体优缺点总结

浇注型聚氨酯弹性体优缺点总结浇注型聚氨酯弹性体的主要优点1、性能的可调理范围大多项物理机械性能指标均可经过对原资料的选择和配方的调整,在一定范围内变化,从而满足用户对制品性能的不同请求。

譬如硬度,常常是用户对制品的一个重要指标,聚氨酯弹性体既可制成邵尔A硬度20左右的软质印刷胶辊,又可制成邵尔D硬度70以上的硬质轧钢胶辊,这是普通弹性体资料所难以做到的。

聚氨酯弹性体是由许多柔性链段和刚性链段组成的极性高分子资料,随着刚性链段比例的进步和极性基团密度的增加,弹性体原强度和硬度会相应进步。

2、耐磨性能优越特别是在有水、油等润湿介质存在的工作条件下,其耐磨性常常是普通橡胶资料的几倍到几十倍。

金属资料如钢铁等固然很坚硬,但并不一定耐磨,如黄河灌溉区的大型水泵,其过流部件金属口环和维护圈经过大量泥沙的冲刷,用不了几百小时就严重磨损漏水,而采用聚氨酯弹性体包覆的口环和维护圈(旋流器)则连续运转1800小进仍未磨损。

其它如碾米用的砻谷机胶辊、选煤用的振动筛筛板、运动场的径赛跑道、吊车铲车用的动态油密封圈、电梯轮和旱冰鞋轮、聚氨酯实芯轮胎、复印机和丝网印刷刮板等等也都是聚氨酯弹性体的用武之地。

在此需提到的一点是,要进步中低硬度聚氨酯弹性体制件的摩擦系数,改善在承载负荷下的耐磨性能,可在这类聚氨酯弹性体中添加少量二硫化铝、石墨或硅油等光滑剂。

3、加工方式多样,适用性普遍浇注型聚氨酯弹性体既可跟通用橡胶一样采用塑炼、混炼、硫化工艺成型(指MPU);也能够制成液体橡胶,浇注模压成型或喷涂、灌封、离心成型(指CPU);还能够制成颗粒料,与普通塑料一样,用注射、挤出、压延、吹塑等工艺成型(指TPU)。

模压或注射成型的制件,在一定的硬度范围内,还能够停止切割、修磨、钻孔等机械加工。

加工的多样性,使聚氨酯弹性体的适用性非常普遍,应用范畴不时扩展。

4、耐油、耐臭氧、耐老化、耐辐射、耐低温,透声性好,粘接力强,生物相容性和血液相容性优。

浇注型聚氨酯硫化工艺流程及应用

浇注型聚氨酯硫化工艺流程及应用

浇注型聚氨酯硫化工艺流程及应用摘要:一直以来,浇注型聚氨酯弹性体是向模腔中浇注液体反应混合物生产制品的化学体系。

本文以电缆对接硫化为例,简述了浇注型聚氨酯硫化工艺流程,并从应用领域等方面对浇注型聚氮酯弹性体近年来的一些研究及其发展方向进行了介绍。

关键词:聚氨酯弹性体;浇注型;预聚物法0前言浇注型聚氨酯弹性体(CPU),因其优异的机械物性、良好的适用性、经济性以及对环境的适应性而得到了广泛的应用。

浇注型聚氨酯弹性体加工成型前为载性液体,故有“液体橡胶”之称,它可以用一步法或两步法合成。

其制品成型既可加压硫化,又可常压硫化;既可热硫化,又可室温固化;既可手工浇注,又可用浇注机连续浇注成型。

所以,浇注成型工艺为大型弹性体制品的生产提供了诸多方便[1]。

1聚氨酯浇注工艺流程简述以电缆对接硫化为例,简述聚氨酯硫化浇注工艺流程:1.模具准备,将钢模采用180#汽油清洁干净并喷脱模剂(喷涂过聚四氟涂层的模具不用再喷脱模剂);2.电缆连接,将2根电缆的端头拨开一定的长度,把两端电缆凯夫拉打结并修整,并将两端电缆芯线对应焊接,焊接部位采用热缩管绝缘;3.电缆准备,采用砂纸打磨需要硫化的电缆部位,部分无需打磨的电缆部位采用3M胶带包裹保护起来,而后采用180#汽油或者四氯化碳溶液擦拭电缆2遍以上,清除电缆表面的污物,待电缆干燥后将电缆硫化部位一次性装入模具,避免电缆打磨部位粘到脱模剂,将装配好的模具放入恒温箱加热到模具表面约80℃左右;4.预聚体准备,用电子秤称量适量的预聚体并装入三口瓶中,并将三口瓶放入恒温箱加热至70℃左右待用;5.预聚体准备,将装有恒温的预聚体的三口瓶取出,并用搅拌器卡爪固定,调节三口瓶夹持高度,安装好搅拌轴,温度计及抽真空设备,开启三口瓶下端的加热器,同时启动搅拌器和抽真空设备,真空表达到﹣0.08MPa,预聚体温度控制在80~85℃。

6.固化剂准备,采用电子秤称量一定重量的固化剂(预聚体重量的10%),加热到液态,温度一般为120~135℃之间;7.搅拌,将液态的固化剂与抽真空后的预聚体混合搅拌,边搅拌边抽真空2-3分钟后(真空表保持﹣0.08MPa),搅拌时间为2~3min。

浇注型聚氨酯

浇注型聚氨酯

浇注CPU标准化管理处编码[BBX968T-XBB8968-NNJ668-MM9N]聚氨酯应用聚氨酯是一种介于橡胶与塑料之间的高聚物,卓越的耐磨性能,被称为“耐磨之王”,卓越的耐磨性(为天然橡胶5、10倍,比丁苯橡胶高3倍);优异的力学性能,较高的机械强度(为天然橡胶的2、3倍);其抗张强度、断裂伸长率、抗撕裂强度等力学性能都大大优于普通橡胶材料;具有较宽的硬度适应范围,可在较宽的硬度范围内(邵氏A10〜邵氏D98)保持较高的弹性,而且在高硬度下仍具有高弹性(这是其他胶种所没有的特性);表面光洁度高;机械加工性能优越;与金属粘结性也比普通橡胶高得多,比较适合一定线速和高压力下使用;其次具有较宽的模量(材料在受力状态下应力与应变之比)范围,其模量介于普通橡胶和塑料之间;耐油脂性能优越(耐油性为丁青胶的3-5倍)、耐化学品性能较好。

聚氨酯制品的耐油性能优于丁氤橡胶;耐老化性能优于天然橡胶和其他合成橡胶;耐水解,耐酸、碱溶液。

聚氨酯胶辘化学性能良好,适合各种类型的油墨及印刷方法,对各类油墨、润版液、清洗剂中的溶剂成分有特殊的耐抗性。

聚氨酯胶幅还适用于UV油墨胶馄及上光油胶辘等,特别是对柴油、汽油、润滑油、煤油、醇及盐水溶液有良好的耐溶剂性。

再者聚氨酯制品抗辐射性能、耐臭氧性能优良;耐低温性能较好。

该制品长时间连续工作的温度范兩一般为80-90度,而短时间使用的温度可达120°C。

山于聚氨酯橡胶的物理、力学性能很好,所以通常多用于一些性能要求高的制品,如耐磨制品、髙强度耐油制品、高硬度和高模量制品等。

聚氨酯橡胶广泛地应用在机械工业、汽车制造业、石油工业、釆矿业、电器及仪表工业、皮革与制鞋工业、建筑工业以及医疗卫生和体育用品制造等领域。

在汽车及机械零部件中,可用聚氨酯制造高频制动的缓冲元件、各种防振橡胶零件、橡胶弹簧、联轴器、纺织机械的零部件;在耐油制品中可制作印刷胶馄、密封件、燃油容器、油封等;在条件苛刻的摩擦环境中可用作各种输送管道和研磨设备的衬里、筛板、滤网、鞋底、摩擦传动胶轮、轴衬和轴套、刹车垫块等等。

三分钟看懂浇注型聚氨酯弹性体

三分钟看懂浇注型聚氨酯弹性体

24环球聚氨酯网三分钟 3'三分钟看懂浇注型聚氨酯弹性体什么是浇注型聚氨酯弹性体浇注型聚氨酯弹性体合成工艺浇注型聚氨酯弹性体的定义浇注型聚氨酯弹性体(简称CPU ),CPU 在加工前成型前为粘性液体,故有“液体橡胶”之称,它是以液态低聚物多元醇、异氰酸酯和小分子扩链剂为原料,使用液体混合浇注的加工成型方法,经扩链交联反应得到固化交联的高弹性产物。

浇注型聚氨酯弹性体(CPUE 或称CPU 弹性体)是向模腔中浇注液体反应混合物生产制品的化学体系。

是聚氨酯弹性体中运用最广、产量最大的一种。

* CPU 预聚体* CPU 预聚体- 筛板* CPU 制品 - 胶辊浇注型聚氨酯弹性体的合成工艺25浇注型聚氨酯弹性体生产设备CPU 产品生产工艺在聚氨酯弹性体分子结构中,软段占较大的比例,约50%~90%,硬段约占10%~50%。

由于构成硬段的基团极性强,两者间引力大,硬段和软段两者在热力学上具有自发分离的倾向,即不相容性。

预聚反应1. 取一定量的N 料于釜内,温度升至130℃,在此温度下抽真空4小时(真空度>0.07MPA );2. 降温度至55℃,加磷酸,搅拌10分钟以上;3.然后慢慢加T 料,边加边搅(10分钟加完),此时自然放热,只搅拌不抽真空,让其自然反应一小时,然后把温度保持在85℃,搅拌抽真空一小时,以上反应制成为预聚体; 预聚体密封保持24小时,方可浇注使用。

预聚反应1. 把预聚体升温至85℃,边搅拌边抽真空脱泡45分钟;2. 把模具放入烘干箱调温到120℃,保持半小时以上;3.待1、2步完成后取一定量的MOCA 在电炉上熔融后倒入计算好的预聚体中,迅速搅拌,搅匀后,倒入已预热的模具中,待几分钟固化后,放入烤箱中,用恒温120℃熟化一小时,即可出模,此为一次熟化;4.将若干件一次熟化好的工作放入烘箱,升温85℃,再熟化四小时即为成品。

26环球聚氨酯网三分钟 3'浇注型聚氨酯弹性体的分类浇注型聚氨酯弹性体性能CPU 体系分类CPU体系价格27浇注型聚氨酯弹性体应用领域1、CPU 下游占比2、CPU 应用下游CPU 下游应用占比40%25%12%15%8%矿业机械汽车建筑其他CPU 广泛地应用在机械工业、汽车制造业、石油工业、采矿业、电器及仪表工业、皮革与制鞋工业、建筑工业以及医疗卫生和体育用品制造等领域。

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浇注型聚氨酯1概述聚氨酯弹性体(PUE,PolyurethaneElastomer)是一类综合性能优良的高分子合成材料,包含有浇注型聚氨酯弹性体(CPU)、热塑型聚氨酯弹性体(TPU)和混炼型聚氨酯弹性体(MPU),微孔聚氨酯弹性体、聚氨酯防水材料、鞋底材料、铺装材料等。

CPU 在加工前成型前为粘性液体,故有“液体橡胶”之称,它是以液态低聚物多元醇、异氰酸酯和小分子扩链剂为原料,使用液体混合浇注的加工成型方法,经扩链交联反应得到固化交联的高弹性产物。

CPU 成型工艺简单,形成的弹性体分子完整程度高,最大限度发挥了聚氨酯弹性体的特点,综合性能也优于 MPU 和 TPU,因而成为聚氨酯弹性体中产量最大、应用范围最广的品种。

在许多工业领域中,CPU 正在逐步地取代传统金属和硫化橡胶,取得越来越广泛的应用。

浇注法也是本课题制备聚氨酯弹性体采用的方法。

MPU 加工的第一步是合成高粘度、储存稳定、可以混炼加工的聚氨酯生胶(线性分子,分子量为 20 000~30 000),然后在开炼机或密炼机中将其与硫化剂、促进剂、补强性填料等相混合,经成型最后硫化成具有弹性体物理化学性能的聚氨酯弹性体,可以看到,MPU 的加工方法和传统橡胶相似,因而是最早获得工业生产和应用的一种聚氨酯弹性体,但 MPU 的性能比 CPU 和 TPU 差,硬度一般在 ShoreA55~A80,工艺复杂,产量较小。

TPU 常采用一步法生产,即将聚合物多元醇、二异氰酸酯和小分子扩链剂混合,在双螺杆反应器中反应,然后切粒和干燥,使用塑料挤出、注射成型的加工方法进行生产。

TPU 的数均分子量较大,硬度较高。

聚氨酯弹性体是由相对分子质量大的聚醇软段和相对分子质量低的二异氰酸酯与二胺或二醇合成的硬段所构成的弹性体。

软段提供弹性体的韧性、弹性和低温性能;硬段贡献弹性体的刚性、强度以及耐热性[1]。

聚氨酯弹性体具有优异的综合性能,因而广泛应用于各种领域。

聚氨酯胶辊、胶轮、筛板、密封件等仍然是浇注型聚氨酯弹性体的重要产品,质量在提高、品种在增加、应用领域在扩大是其发展趋势。

阻燃、耐热、阻尼、低摩擦型等聚氨酯弹性体具有广阔的市场空间和发展前景,已引起业界的高度重视。

聚氨酯弹性体分子中有大量的极性基团,同时氨基甲酸酯键可以使分子链之间形成较强的氢键交联。

有效地防止了应力作用下分子链之间的滑移,使其不仅具有较高的力学性能、突出的耐磨性,还具有耐油、耐水、耐臭氧、耐辐射、耐低温、气密性好、绝缘性和较好的生物相容性等特点。

再加之PUR具有加工工艺性优、易于实现工业化生产、化学结构可多元化、粘度较易调整、使用方便、固化快等优点,所以非常适合于制作大型复杂构件,满足作为浇注树脂的综合技术要求,广泛应用于建筑、汽车、轻工、矿山、机械、医疗等行业[2]。

浇注型聚氨酯弹性体(CPUR)是PUR的三大加工类型中最重要的一种,其用量占PUR总量的60%。

浇注型聚氨酯弹性体(CPU),因其优异的机械物性、良好的适用性、经济性以及对环境的适应性而得到了广泛的应用。

浇注型聚氨酯弹性体在加工成型前是黏性液体,有液体橡胶之称,可用一步法或两步法合成。

其制品成型既可加压硫化,又可常压硫化;既可热硫化,又可室温固化;既可以手工浇注,又可用浇注机连续浇注成型[3]。

所以,浇注成型工艺为大型弹性体制品的生产提供了诸多方便。

2 CPU原料的制备聚氨酯化学结构特征是具有以下特点,其大分子链中含有重复的氨基甲酸酯链段(—R—OOCNH—R—NH—COO—),大分子主链上是有玻璃化温度低于室温的柔性链段(软段)以及玻璃化温度高于室温的刚性链段(硬段)嵌段而成。

在聚氨酯弹性体分子结构中,软段占较大的比例,约 50%~90%,硬段约占 10%~50%。

由于构成硬段的基团极性强,两者间引力大,硬段和软段两者在热力学上具有自发分离的倾向,即不相容性[4]。

聚氨酯弹性体用的原料主要有三大类,即低聚物多元醇、多异氰酸酯和扩链剂,聚氨酯弹性体可以根据不同的用途选择合适的原材料来进行合成。

发展初期,聚氨酯原材料品种非常有限,限制了弹性体的发展,70 年代以来,新的原材料品种的不断涌现,推动了聚氨酯弹性体应用领域的拓展和高性能聚氨酯弹性体的研究。

常用的低聚物多元醇品种有:聚醚多元醇如PTMG和PPG等。

常用的多异氰酸酯主要有:甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二异氰酸酉歇(MDI)此外还有多亚甲基多苯基多异氰酸酯(PADI) 、六亚甲基二异氰酸酯(HDI) 、1,5一蔡二异氰酸配(NDI) 、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI) 、间二亚甲基二异氰酸配(XDI) 、对苯二异氰酸酯(PPDI) 、3,3.一二甲基一4,4.一联苯二异氰酸酯(TODI) 、三苯基甲烷三异氰酸酯(TTI、)4,4,0一三异氰酸三苯基硫代磷酸酯(TPTI)等. MDI用于制造热塑性聚氨酯弹性体、单组份溶剂型胶黏剂、合成革树脂等,TDI主要用于制造浇注型聚氨酯、聚氨酯弹性体、软质聚氨酯泡沫塑料、涂料、胶黏剂、和塑料跑道等[5]。

常用的扩链交联剂有:二胺和多元醇两大类.二胺是浇注型聚氨酯最常用的扩链剂,其中主要有3,3.一二一氯一4,4二二氨基一苯甲烷(MOCA),以及3,5一二甲硫基甲苯三服(DMTDA 或DADMT)等.而常用的多元醇扩链剂主要有是1,4-丁一二醇(BDO),l,4一环己醇,新戊二醇等。

另外,为了加快反应速度,便于加工成型、制品性能的调整、减少成本等目的,需要加入某些配合剂。

聚氨酯弹性体生产中常用的配合剂种类有:催化剂,阻燃剂,脱模剂,水解稳定剂,如碳化二亚胺(PCD)以及着色剂,抗氧化剂,填充剂,防霉剂,抗静电剂,光稳定剂和增塑剂等。

3 C PU 的制备工艺聚氨酯弹性体合成过程中的基本化学反应有:1、异氰酸酯与低聚物多元醇的反应。

2、异氰酸酯与小分子胺类(或醇类)扩链剂的扩链反应。

3、异氰酸酯与脲基(或氨基甲酸酯)的交联反应。

聚氨酯的合成方法以化学反应为基础,分为一步法和两步法。

一步法就是将全部的原料直接一次混合反应生成聚氨酯制品。

两步法又称预聚体法,是先将低聚物多元醇和多异氰酸酯先反应生成分子量比较低的预聚体,再加入扩链剂等和预聚体反应生成聚氨酯制品。

预聚体法制备的弹性体分子结构较规整,性能较好,所以浇注型聚氨酯大都采用该方法。

(1) 预聚体法预聚体法制备聚氨酯弹性体过程中发生的化学反应可表示如下:① 二异氰酸酯与低聚物二元醇的反应(异氰酸酯过量)生成预聚体② 预聚体和二元胺或二元醇反应使分子链延长OH O H R +NCO OCN R 1NCO R 1OCN R 1O OC CO O R NCO R 1OCN R 1O O C C O O R OH O H R 2+O O OO③交联反应(预聚体中异氰酸酯基和聚氨酯大分子中脲基或氨基甲酸酯基反应)将聚合物二元醇和二异氰酸酯进行预聚体反应,得到含有NCO端基的聚氨酯预聚体,然后将预聚体与扩链剂放在一起混合反应,再真空脱泡注入模具升温硫化,得到样片进行后硫化,制备得到聚氨酯。

预聚体法制备聚氨酯弹性体分两步进行,第一步是由二元醇与二异氰酸酯在一定适宜温度下放热反应得到预聚体,然后第二步是预聚体与扩链剂反应,由于扩链反应放热少,因此得到的制品分子链段规整排列,因而其力学性能优异。

(2)半预聚体法半预聚体法主要是用于制备特殊工业的弹性体,即先将过量的多异氰酸酯和部分多元醇反应得到NCO基团含量较大的预聚体。

然后与扩链剂和剩下的多元醇混合反应得到聚氨酯弹性体。

对于半预聚体法制备聚氨酯弹性体,此法仅仅用于浇注型聚氨酯弹性体制备,对于热塑性聚氨酯与混炼型聚氨酯不适用。

预聚体由低聚物多元醇(如聚酯、聚醚、聚烯烃等)与过量的二异氰酸酯反应制备,对易于挥发的异氰酸酯,要使二异氰酸酯的NCO和多元醇的OH 摩尔比小于或等于2,这样生成的预聚体在理论上不含有游离的二异氰酸酯。

如果二异氰酸酯的量大大超过多元醇的量(也就是官能团摩尔比大于 2),那么大量的二异氰酸酯无处反应,而只能以游离状态存在于预聚体中,这种情况下所制得的预聚体实际上只是预聚体和二异氰酸酯的混合物。

制备这种预聚体的目的是为了降低常温下预聚体的粘度,以便于在第二步反应中使预聚体组分和扩链交联剂的粘度和体积相接近,从而提高计量的准确性和混合效果。

为了有别于理论上不含游离二异氰酸酯的预聚体,这种高游离异氰酸酯含量的预聚体称为半预聚体,用半预聚体合成聚氨酯制品的方法成为半预聚体法。

半预聚体法主要用于 MDI 浇注型聚氨酯弹性体的生产。

(3)一步法一步法顾名思义,就是将多异氰酸酯、多元醇、扩链剂及其他一系列助剂按照一定原料配比同时加入混合制备聚氨酯弹性体。

这一方法存在混合均匀性、相容性、微相分离等一系列问题,将会导致聚氨酯弹性体性能下降。

而此法一般用于热塑性聚氨酯弹性体和混炼型聚氨酯弹性体,对于浇注型聚氨酯弹性体,得到的样品硬度、模量较低[6]。

4 聚氨酯弹性体的分类聚氨酯可以使用的不同的化学物质合成。

使用不同的混合方式得到的聚氨酯弹性体性能也各不相同,主要的种类有:4.1 纤维纤维又称聚氨酯弹性纤维,中国称氨纶聚氨酯纤维。

于1959年由美国杜邦公司首先工业化,国际上称弹力纤维。

80年代初,世界年生产能力约10kt。

聚氨酯纤维通常用酸性染料、分散染料或络合染料染色。

可纯纺或混纺成裸丝或包芯纱,用于制作弹性编织物或者纺织物,如各种内衣、运动衣、游泳衣、袜口、滑雪服、带类以及医疗织物、宇航服等。

4.2 薄膜聚氨酯薄膜主要采用挤出、压延、吹塑等工艺来制备,由于聚氨酯分子结构的特点,可以通过调节聚氨酯嵌段成分比例改变其弹性、硬度和亲水性。

因此聚氨酯薄膜同聚氨酯弹性体一样具有卓越的高拉力、高张力、防水透气性、强韧性和耐老化性能,同时具有优异的生物和血液相容性及耐化学药品性[7]。

广泛应用于医疗卫生、高档纺织面料、工业等多个领域,深受用户的欢迎和青睐。

4.3 浇注型聚氨酯1952 年,浇注型聚氨酯在市场上开始销售,再次杜邦公司1956 年推出了第一款聚醚多元醇。

可进行浇注和灌注,可加溶剂制作涂料,涂刷和喷刷。

还可以加工成人造毛皮等。

这些产品可作用于装修材料、体育跑道、防水材料、家具和装饰涂料等。

也可以加发泡剂加工成弹性泡沫橡胶。

4.4 热塑性聚氨酯弹性体聚氨酯热塑性弹性体分为聚酯型和聚醚型两类,加工方法可像塑料一样,可采取挤出、压缩模塑、注塑、压延和吹塑成型等加工方法。

可制作涂料以及PU革,主要应用在衣料、包装材料和鞋面革等。

聚氨酯热塑性弹性体突出的特点是耐磨性优异、耐臭氧性极好、硬度大、强度高、弹性好、耐低温,有良好的耐油、耐化学药品和耐环境性能,在潮湿环境中聚醚型酯水解稳定性远超过聚酯型。

4.5 发泡材料发泡聚氨酯的应用起始于二战期间的飞机上。

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