聚氨酯材料简介ppt
聚氨酯材料
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。
谢谢！
• 物理性质 聚氨酯的力学性能具有很大的可调性。通过控制结晶的硬 段和不结晶的软段之间的比例，聚胺酯可以获得不同的力 学性能。 因此其制品具有耐磨、耐温、密封、隔音、加 工性能好、可降解等优异性能。
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三、聚氨酯的发展史
1937年， Otto Bayer首先制备了聚氨酯。1943年，德 国法本公司开始生产混炼型聚氨酯橡胶。50年代，实现了浇 铸型聚氨酯橡胶、软质聚氨酯泡沫塑料、热塑性聚氨酯橡胶 和聚氨酯纤维的工业化生产。此后聚氨酯迅速发展，1983年 世界总产量已超过3Mt,其中约80％为软质和硬质泡沫塑料。
由于聚氨酯含有强极性氨基甲酸酯基团，调节配方 NCO/OH的比例，可以制得热固性聚氨酯和热塑性聚氨酯的 不同产物。按其分子结构可分为线型和体型两种。体型结构 中由于交联密度不同，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。
二、聚氨酯的性质
• 化学性质 聚氨酯抗多种酸碱和有机溶剂腐蚀，因此经常被用在 橡胶制品在恶劣环境下国获得聚氨基树脂的制造 技术于1950年相继开始工业化。日本1955年从德国Bayer公 司及美国DuPont公司引进聚氨酯工业化生产技术。20世纪 50年代末我国聚氨酯工业开始起步，近10多年发展较快。 在塑料中，聚氨酯产量仅次于聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯 乙烯、聚丙烯和酚醛树脂等居第六位。
聚氨酯在生活中应用举例
六、聚氨酯的发展前景
纵观世界范围，西方发达国家聚氨酯行业早已进入成 熟发展时期，进入创新研究发展阶段；亚洲市场增长迅速， 众多跨国化工企业已将业务重点和研发中心纷纷转移至亚 洲甚至中国市场；中东地区聚氨酯市场发展尚处起步阶段。
总的来说，由于近十几年国民经济的高速发展，中国聚氨 酯工业，包括从基本原料到制品和机械设备，已具有相当 的规模。2005年中国聚氨酯产量约300万吨，产值约600 亿元，比2001年的122万吨、约200亿元分别增长了146% 和200%，产量年均增长率高达25%，产值年均增长率在 30%以上。2005年，中国消费了51万吨MDI、36万吨TDI 和88.9万吨聚醚多元醇。随着聚氨酯的广泛应用，其原料 的需求也大幅增长。 目前，已有众多中外企业涉足聚氨酯行业，如烟台万 华、上海华谊、高桥石化、上海氯碱化工、北方化学、上 海联景集团等均占有自己的一席之地，而国外聚氨酯企业 包括拜耳、巴斯夫、亨斯迈、陶氏化学、GE、科聚亚、 德固赛等知名公司也有一定的市场，中国市场的诱惑力
五、聚氨酯的应用
聚氨酯的应用以聚氨酯泡沫塑料为主，其次还有聚氨 酯橡胶、聚氨酯纤维、涂料、胶粘剂。 ①聚氨酯泡沫塑料 产量最大的泡沫塑料产品，相对密度大多在0.03～ 0.06之间，硬泡热导率仅为软木或聚苯乙烯泡沫塑料的40 ％左右，有足够的强度、耐油性和粘接能力，是优良的防 震、隔热、隔音材料，广泛用于家电保温（冰箱、冷柜、 热水器、太阳能热水器、热泵热水器、啤酒保鲜桶、保温 箱等）、设备保温（供热管道、原油化工管道、罐体、冷 藏运输、客车保温等）、建筑节能（外墙保温、屋面防水 保温、冷库、建筑板材、防盗门/车库门、卷帘门等）等
四、聚氨酯的制备
聚氨基甲酸酯，是分子结构中含有—NHCOO—单元 的高分子化合物，由二元或多元异氰酸酯与二元或多元羟 基化合物作用而成的高分子化合物。 该单元由异氰酸基 和羟基反应而成，反应式如下： -N=C=O + HO→ -NH-COO-
原材料
要制造聚氨酯，需要有两类至少两种功能的物质作为反 应剂：含有异氰酸酯官能团的化合物，和含有活性氢原子的 化合物。这些化合物的物理化学特性、结构和分子大小会对 聚合反应、易加工性及聚胺酯加工后的物理特性产生影响。 此外，助剂如催化剂、表面活性剂、发泡剂、交联剂、阻燃 剂，光稳定剂和填料的加入目的是为了控制和改善反应工艺 和聚合物的性能。 • 异氰酸酯 合成聚氨酯时要有含有两个以上官能团的异氰酸酯. 据记载，芳香族异氰酸酯占全球二异氰酸酯生产的大部分。 两种最重要的芳香族异氰酸酯是：甲苯二异氰酸酯（TDI) 和二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）。
更吸引了马来西亚、印度、日本、韩国等国的客户和厂商。 近十年来，虽然中国聚氨酯的年均增长率为GDP的两 倍，但中国人均聚氨酯的消费量仍未达到世界平均水平。 2004年中国人均MDI的消费量为0.35千克，而世界平均水 平为0.51千克。按人均GDP发展和聚氨酯增长率推算，中 国聚氨酯产业仍处于快速增长时期。 未来中国聚氨酯工业的发展将主要受五大方面的拉动， 即人口总量、汽车工业、建筑节能、环保要求的提高以及 休闲娱乐业。“十一五”期间中国PU产品消费量，保持 15%的年平均增长率，届时，中国将是全球最大PU产品制 造和消费中心。
隔热保温领域以及包装、装修装饰（装饰板、仿木家具、 工艺品等）领域。聚氨酯软质泡沫塑料弹性好，还是理 想的座垫、床垫材料。
②聚氨酯橡胶 聚氨酯橡胶的物理性能和力学性能优异，它在很大的 硬度范围内伸长率均能达到600％～800％。耐磨性能好, 为天然橡胶的 2～10倍,耐油性和耐臭氧性也比普通橡胶好。 聚氨酯橡胶广泛应用于制造胶辊、胶轮、弹性传动件、皮 带、设备衬里、减震材料、汽车零部件、密封制品以及胶 鞋带。 ③聚氨酯涂料 聚氨酯涂料采用喷雾、电沉积、浸渍等方法施工。涂 层耐磨，耐汽油、油脂、水和无机酸蒸气,具有高绝缘性
• 催化剂 聚氨酯催化剂可以分成两大类, 胺化合物和有机金属化合 物。 传统的胺催化剂为叔胺类如三亚乙基二胺(TEDA), 二甲基 环己胺 (DMCHA)和 二甲基乙胺 (DMEA).有机金属化合 物 汞, 铅, 锡 (二丁基二锡), 铋(铋辛酸) 和锌可用作聚氨 酯催化剂
• 表面活性剂 表面活性剂 用于改善泡沫和非泡沫聚胺酯的特性。 它们 是聚二甲硅氧烷-聚氧化烯的块状共聚物 , 硅酮 油剂, 壬基 苯苯酚 醚类, 和其它有机化合物. 在泡沫塑料中, 它们用于 乳化液相, 调整气穴大小, 稳定气穴结构以防止塌陷和次表 面空. 在非泡沫塑料中，它们用于排气和消泡，也作为润 湿剂，和用于减少表面缺陷，如针孔，橘皮和斑点。
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。
谢谢！
• 物理性质 聚氨酯的力学性能具有很大的可调性。通过控制结晶的硬 段和不结晶的软段之间的比例，聚胺酯可以获得不同的力 学性能。 因此其制品具有耐磨、耐温、密封、隔音、加 工性能好、可降解等优异性能。
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三、聚氨酯的发展史
1937年， Otto Bayer首先制备了聚氨酯。1943年，德 国法本公司开始生产混炼型聚氨酯橡胶。50年代，实现了浇 铸型聚氨酯橡胶、软质聚氨酯泡沫塑料、热塑性聚氨酯橡胶 和聚氨酯纤维的工业化生产。此后聚氨酯迅速发展，1983年 世界总产量已超过3Mt,其中约80％为软质和硬质泡沫塑料。
由于聚氨酯含有强极性氨基甲酸酯基团，调节配方 NCO/OH的比例，可以制得热固性聚氨酯和热塑性聚氨酯的 不同产物。按其分子结构可分为线型和体型两种。体型结构 中由于交联密度不同，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。
二、聚氨酯的性质
• 化学性质 聚氨酯抗多种酸碱和有机溶剂腐蚀，因此经常被用在 橡胶制品在恶劣环境下国获得聚氨基树脂的制造 技术于1950年相继开始工业化。日本1955年从德国Bayer公 司及美国DuPont公司引进聚氨酯工业化生产技术。20世纪 50年代末我国聚氨酯工业开始起步，近10多年发展较快。 在塑料中，聚氨酯产量仅次于聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯 乙烯、聚丙烯和酚醛树脂等居第六位。
聚氨酯在生活中应用举例
六、聚氨酯的发展前景
纵观世界范围，西方发达国家聚氨酯行业早已进入成 熟发展时期，进入创新研究发展阶段；亚洲市场增长迅速， 众多跨国化工企业已将业务重点和研发中心纷纷转移至亚 洲甚至中国市场；中东地区聚氨酯市场发展尚处起步阶段。
总的来说，由于近十几年国民经济的高速发展，中国聚氨 酯工业，包括从基本原料到制品和机械设备，已具有相当 的规模。2005年中国聚氨酯产量约300万吨，产值约600 亿元，比2001年的122万吨、约200亿元分别增长了146% 和200%，产量年均增长率高达25%，产值年均增长率在 30%以上。2005年，中国消费了51万吨MDI、36万吨TDI 和88.9万吨聚醚多元醇。随着聚氨酯的广泛应用，其原料 的需求也大幅增长。 目前，已有众多中外企业涉足聚氨酯行业，如烟台万 华、上海华谊、高桥石化、上海氯碱化工、北方化学、上 海联景集团等均占有自己的一席之地，而国外聚氨酯企业 包括拜耳、巴斯夫、亨斯迈、陶氏化学、GE、科聚亚、 德固赛等知名公司也有一定的市场，中国市场的诱惑力
五、聚氨酯的应用
聚氨酯的应用以聚氨酯泡沫塑料为主，其次还有聚氨 酯橡胶、聚氨酯纤维、涂料、胶粘剂。 ①聚氨酯泡沫塑料 产量最大的泡沫塑料产品，相对密度大多在0.03～ 0.06之间，硬泡热导率仅为软木或聚苯乙烯泡沫塑料的40 ％左右，有足够的强度、耐油性和粘接能力，是优良的防 震、隔热、隔音材料，广泛用于家电保温（冰箱、冷柜、 热水器、太阳能热水器、热泵热水器、啤酒保鲜桶、保温 箱等）、设备保温（供热管道、原油化工管道、罐体、冷 藏运输、客车保温等）、建筑节能（外墙保温、屋面防水 保温、冷库、建筑板材、防盗门/车库门、卷帘门等）等
四、聚氨酯的制备
聚氨基甲酸酯，是分子结构中含有—NHCOO—单元 的高分子化合物，由二元或多元异氰酸酯与二元或多元羟 基化合物作用而成的高分子化合物。 该单元由异氰酸基 和羟基反应而成，反应式如下： -N=C=O + HO→ -NH-COO-
原材料
要制造聚氨酯，需要有两类至少两种功能的物质作为反 应剂：含有异氰酸酯官能团的化合物，和含有活性氢原子的 化合物。这些化合物的物理化学特性、结构和分子大小会对 聚合反应、易加工性及聚胺酯加工后的物理特性产生影响。 此外，助剂如催化剂、表面活性剂、发泡剂、交联剂、阻燃 剂，光稳定剂和填料的加入目的是为了控制和改善反应工艺 和聚合物的性能。 • 异氰酸酯 合成聚氨酯时要有含有两个以上官能团的异氰酸酯. 据记载，芳香族异氰酸酯占全球二异氰酸酯生产的大部分。 两种最重要的芳香族异氰酸酯是：甲苯二异氰酸酯（TDI) 和二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）。
更吸引了马来西亚、印度、日本、韩国等国的客户和厂商。 近十年来，虽然中国聚氨酯的年均增长率为GDP的两 倍，但中国人均聚氨酯的消费量仍未达到世界平均水平。 2004年中国人均MDI的消费量为0.35千克，而世界平均水 平为0.51千克。按人均GDP发展和聚氨酯增长率推算，中 国聚氨酯产业仍处于快速增长时期。 未来中国聚氨酯工业的发展将主要受五大方面的拉动， 即人口总量、汽车工业、建筑节能、环保要求的提高以及 休闲娱乐业。“十一五”期间中国PU产品消费量，保持 15%的年平均增长率，届时，中国将是全球最大PU产品制 造和消费中心。
隔热保温领域以及包装、装修装饰（装饰板、仿木家具、 工艺品等）领域。聚氨酯软质泡沫塑料弹性好，还是理 想的座垫、床垫材料。
②聚氨酯橡胶 聚氨酯橡胶的物理性能和力学性能优异，它在很大的 硬度范围内伸长率均能达到600％～800％。耐磨性能好, 为天然橡胶的 2～10倍,耐油性和耐臭氧性也比普通橡胶好。 聚氨酯橡胶广泛应用于制造胶辊、胶轮、弹性传动件、皮 带、设备衬里、减震材料、汽车零部件、密封制品以及胶 鞋带。 ③聚氨酯涂料 聚氨酯涂料采用喷雾、电沉积、浸渍等方法施工。涂 层耐磨，耐汽油、油脂、水和无机酸蒸气,具有高绝缘性
• 催化剂 聚氨酯催化剂可以分成两大类, 胺化合物和有机金属化合 物。 传统的胺催化剂为叔胺类如三亚乙基二胺(TEDA), 二甲基 环己胺 (DMCHA)和 二甲基乙胺 (DMEA).有机金属化合 物 汞, 铅, 锡 (二丁基二锡), 铋(铋辛酸) 和锌可用作聚氨 酯催化剂
• 表面活性剂 表面活性剂 用于改善泡沫和非泡沫聚胺酯的特性。 它们 是聚二甲硅氧烷-聚氧化烯的块状共聚物 , 硅酮 油剂, 壬基 苯苯酚 醚类, 和其它有机化合物. 在泡沫塑料中, 它们用于 乳化液相, 调整气穴大小, 稳定气穴结构以防止塌陷和次表 面空. 在非泡沫塑料中，它们用于排气和消泡，也作为润 湿剂，和用于减少表面缺陷，如针孔，橘皮和斑点。
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聚氨酯介绍
4
LOGO
分类——离子型分类法
分子侧链结构 中一般存在季 铵盐
同时含有两种 不同的基团和 链段
阴离子型 聚氨酯
分子侧链结构 中大多存在磺 酸基和羧酸基
阳离子型 聚氨酯
非离子型 聚氨酯
具有聚醚链段
5
混合型聚 氨酯
LOGO
其他分类方法
固化特性 分类法
热固性聚氨酯 热塑性聚氨酯
组成 分类法
低聚物多元醇 聚酯型聚氨酯& 聚醚型聚氨酯 异氰酸酯的母体 结构 脂肪族聚氨酯& 芳香族聚氨酯
聚氨酯的回收利用
20
LOGO
聚氨酯泡沫塑料
聚氨酯泡沫塑料综合了一般多孔型材料的吸声 机理和柔性材料的阻尼吸声机理，具有较好的 吸声、隔声性能，是一类颇受欢迎的新型声学 材料。
21
LOGO
聚氨酯泡沫塑料吸声材料优势
密度小
吸声系数高
加工方便
优势
无粉尘污染
防水、防潮、防蛀
适应范围广
22
LOGO
聚氨酯泡沫塑料在声学方面的研究及国内外发展概况
24
LOGO
聚氨酯泡沫塑料国内外发展状况
20世纪70～80年代，国内外开始发展以聚氨酯泡 沫塑料为主要吸声材料的现代多功能化复合材料。 国外发展状况 ▪ 如德国Terson公司开发的减震、吸声、隔声复
合材料 ▪ 日本的Takanisawa Cybernetics，公司开发的
一种将一层片状材料与一块聚氨酯泡沫塑料组 合，则构成二层复合材料 ▪ 英国等国的科研人员用阻燃聚氨酯泡沫塑料制 作吸声预制件
2
LOGO
分类——形态分类法
溶剂型聚氨酯
双组分型 单组份型
形态分类法
LOGO
分类——离子型分类法
分子侧链结构 中一般存在季 铵盐
同时含有两种 不同的基团和 链段
阴离子型 聚氨酯
分子侧链结构 中大多存在磺 酸基和羧酸基
阳离子型 聚氨酯
非离子型 聚氨酯
具有聚醚链段
5
混合型聚 氨酯
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其他分类方法
固化特性 分类法
热固性聚氨酯 热塑性聚氨酯
组成 分类法
低聚物多元醇 聚酯型聚氨酯& 聚醚型聚氨酯 异氰酸酯的母体 结构 脂肪族聚氨酯& 芳香族聚氨酯
聚氨酯的回收利用
20
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聚氨酯泡沫塑料
聚氨酯泡沫塑料综合了一般多孔型材料的吸声 机理和柔性材料的阻尼吸声机理，具有较好的 吸声、隔声性能，是一类颇受欢迎的新型声学 材料。
21
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聚氨酯泡沫塑料吸声材料优势
密度小
吸声系数高
加工方便
优势
无粉尘污染
防水、防潮、防蛀
适应范围广
22
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聚氨酯泡沫塑料在声学方面的研究及国内外发展概况
24
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聚氨酯泡沫塑料国内外发展状况
20世纪70～80年代，国内外开始发展以聚氨酯泡 沫塑料为主要吸声材料的现代多功能化复合材料。 国外发展状况 ▪ 如德国Terson公司开发的减震、吸声、隔声复
合材料 ▪ 日本的Takanisawa Cybernetics，公司开发的
一种将一层片状材料与一块聚氨酯泡沫塑料组 合，则构成二层复合材料 ▪ 英国等国的科研人员用阻燃聚氨酯泡沫塑料制 作吸声预制件
2
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分类——形态分类法
溶剂型聚氨酯
双组分型 单组份型
形态分类法
建筑保温用聚氨酯硬泡介绍 PPT
➢ 公共建筑：24~50米使用B1级热固性保温材料；
➢ 幕墙：24米以下使用B1级热固性保温材料；
➢ 热固性材料仅包含了聚氨酯和酚醛
粘接性能优异
• 聚氨酯发泡机理： 聚氨酯是微孔渗入式发泡，能与基材紧密结合。
• 聚氨酯复合板：与无机材料面层100%紧密粘结 • 聚氨酯喷涂：和基层墙体100%粘结 • 聚氨酯保温装饰一体化板：与面层材料100%紧密粘结
➢ 随着节能标准的提高，EPS、XPS等传统保温材料很难满足如结构保 温一体化、住宅装配化等其他系数的设计要求，而聚氨酯材料低导热 性的优势将会明显体现。
优异的防火性能
• 聚苯乙烯属于一种热塑性产品，当 遇火燃烧温度提高时，保温材料就 会软化，带火的熔滴就会引燃周边 的其他易燃物
• 聚氨酯硬泡：聚氨酯硬泡是一种热 固性产品。在燃烧过程中不会发生 熔融滴落现象，表面会碳化结焦， 抑制火势漫延（离火自熄），从而 避免引燃其他易燃材料，保护建筑 结构。
全球发展最快的高分子合成材料之一。 其用量已跃居5大合成材料之后，位于第六位。 就其应用广度而言，已跃居诸种合成材料的首位。
聚从氨PU酯开始，创造美好生活！
异氰酸酯
活泼氢化 合物
添加剂及 助剂
聚氨酯应用
合成革浆料 鞋底原液
Hale Waihona Puke TPU纯MDI 聚醚多元醇
涂料 氨纶
绝缘漆
鞋底用聚氨酯树脂 生产设备：
➢ 结构保温一体化、住宅装配化等建筑体系同样也是未来聚 氨酯材料应用的主要领域；
➢ 未来外墙用聚氨酯材料应用在严寒、寒冷地区；
➢ 质量可靠，重视技术研发的企业是未来市场主流。
目录
• 聚氨酯材料介绍； • 建筑用聚氨酯硬泡材料特性介绍； • 万华化学集团股份有限公司介绍
➢ 幕墙：24米以下使用B1级热固性保温材料；
➢ 热固性材料仅包含了聚氨酯和酚醛
粘接性能优异
• 聚氨酯发泡机理： 聚氨酯是微孔渗入式发泡，能与基材紧密结合。
• 聚氨酯复合板：与无机材料面层100%紧密粘结 • 聚氨酯喷涂：和基层墙体100%粘结 • 聚氨酯保温装饰一体化板：与面层材料100%紧密粘结
➢ 随着节能标准的提高，EPS、XPS等传统保温材料很难满足如结构保 温一体化、住宅装配化等其他系数的设计要求，而聚氨酯材料低导热 性的优势将会明显体现。
优异的防火性能
• 聚苯乙烯属于一种热塑性产品，当 遇火燃烧温度提高时，保温材料就 会软化，带火的熔滴就会引燃周边 的其他易燃物
• 聚氨酯硬泡：聚氨酯硬泡是一种热 固性产品。在燃烧过程中不会发生 熔融滴落现象，表面会碳化结焦， 抑制火势漫延（离火自熄），从而 避免引燃其他易燃材料，保护建筑 结构。
全球发展最快的高分子合成材料之一。 其用量已跃居5大合成材料之后，位于第六位。 就其应用广度而言，已跃居诸种合成材料的首位。
聚从氨PU酯开始，创造美好生活！
异氰酸酯
活泼氢化 合物
添加剂及 助剂
聚氨酯应用
合成革浆料 鞋底原液
Hale Waihona Puke TPU纯MDI 聚醚多元醇
涂料 氨纶
绝缘漆
鞋底用聚氨酯树脂 生产设备：
➢ 结构保温一体化、住宅装配化等建筑体系同样也是未来聚 氨酯材料应用的主要领域；
➢ 未来外墙用聚氨酯材料应用在严寒、寒冷地区；
➢ 质量可靠，重视技术研发的企业是未来市场主流。
目录
• 聚氨酯材料介绍； • 建筑用聚氨酯硬泡材料特性介绍； • 万华化学集团股份有限公司介绍
聚氨酯
制鞋、制革行业 交通运输行业
体育行业
家电行业
其他
家具行业中，仿木材料是聚氨酯硬泡主要应用方向之一，仿木材料质量轻便且密度、强度与木材相当，使用 该材料制造家具，成型后不仅不会出现裂纹，还能降低生产制造环节的成本。随着国民环保意识不断增强，仿木 材料将会更多地应用在家具行业中，从而代替天然木在家具中的地位。
（2）化学改性
化学改性是一种通过聚合物化学反应改变分子链上原子或原子团类型及其结合方式的改性方法，其中嵌段、 接枝等是聚氨酯胶粘剂常用的几种化学改性方法。其中高性能的环氧树脂改性聚氨酯胶粘剂、丙烯酸酯改性聚氨 酯胶粘剂、有机硅树脂改性聚氨酯胶粘剂是行业内竞相开发的目标。
PU产品应用领域
家具行业 建筑行业
（1）水性聚氨酯涂料
1942年，Shlack首次成功地制备了阳离子型水性聚氨酯，20世纪70年代水性聚氨酯开始工业化生产，发展到 现在，全世界水性聚氨酯树酯年产量约为5万～6万t。水性聚氨酯涂料选用水作为涂料分散介质，整个聚氨酯涂 料结构体系中有机溶剂较少存在，契合了当前环境保护对涂料领域所提出的节能减排要求，因而有关水性聚氨酯 涂料在相关领域中的应用与发展问题日益受到业内人士的**与重视。截至目前，虽然我国整个涂料领域中，有关 聚氨酯涂料的应用比例仅在4%左右，但水性聚氨酯涂料的工程应用近年来正保持着近10%的增长速率。一般情况 下，水性聚氨酯涂料无需额外添加分散剂或乳化剂，分子大小以及分子结构可以视情况作出适当的调节。鉴于这 一特点，相较于传统意义上应用比较广泛的乳胶涂料而言，水性聚氨酯涂料能够具备更好的低温成膜特性，无需 添加收益当比例的可塑剂以及成膜助剂。水性聚氨酯涂料相较于其他涂料而言，不但具有良好的外观，同时干燥 时间短，在木器涂料领域中表现出了得天独厚的优势。传统意义上的溶剂型丙烯酸皮革涂料开始逐步被水性聚氨 酯皮革涂料所取代，凭借在耐化学品以及耐低温性方面的优势，备受皮革涂料领域人员的**与重视。除此以外， 该类材料还在塑料、车辆、工业以及防腐等相关领域中发挥着非常确切的应用价值，具有相当广阔的发展空 间。
7.2 聚氨酯
不同活性氢与异氰酸酯的相对反应活性:脂肪族NH2>芳香 族NH2>伯 醇OH>水>仲OH>酚OH>羧基>取代脲>酰胺>氨基甲酸 酯. 1.异氰酸酯与羟基的反应: RNCO+R’-OHRNHCOOR’ 异氰酸酯与羟基的反应产物为氨基甲酸酯,研究表明,异氰酸 酯与羟基 反应是二级反应,反应速率常数随着羟基含量而变化,不随异 氰酸酯的 浓度而改变. 多元醇与多异氰酸酯生成聚氨酯甲酸酯(简称聚氨酯).以二元 醇与二 异氰酸酯的反应为例,反应式如下: nOCN-RNCO + nHO-R’-OH~~~[CNOH-R-NHCOOR’-O]n~~~
第十四章
一、简介
聚氨酯（PU）
1937年，德国拜耳(Bayer)教授首先利用异氰酸酯与多元 醇化合物发生加聚反应制得聚氨酯树脂以来，经过几十年的发 展，聚氨酯已成为当今社会继聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚
苯乙烯、酚醛塑料之后用量较大、发展速度最快的聚合物之一
。2002年超过1000万t，年增长率为4％～5%，最高达13％。 聚氨酯树脂具有可发泡性、弹性、耐磨性、粘接性、耐低温 性、耐溶剂性以及耐生物老化性等特点。因此用途十分广泛。
聚氨酯原料
1、异氰酸酯及其结构特征
一、结构特点
在分子结构中含有异氰酸酯基团(－N＝C＝O）的 化合物，均称为异氰酸酯（isocyanate）,其结构 通式如下：
R－（NCO）n
式中R为烷基、芳基、脂环基等；n＝1、2、
3….整数。在聚氨酯材料合成中，主要使用n≥2的
异氰酸酯化合物。
二、异氰酸酯的分类
c.异氰酸酯与羧酸酐的反应,生成较高耐热性的酰亚胺环,二
异氰酸酯与二羧酸酐反应生成较高耐热性的聚酰亚胺.
木工行业湿气固化反应型聚氨酯热熔胶PUR_PPT
特点
≥10mPa
≥12mPa
≥12mPa
≥40mPa
≥8h
≥8h
≥8h
≥8h
≤48h
初粘力好，溶 剂挥发速度快 ，不易起泡， 适用于密度板
≤48h
高初粘力、高 强度，适用范 围广，移门线 条、墙板都可 用
≤48h
高固含量、高 初粘力、高强 度，主要针对 护墙板、木门 ，不起泡，好 操作
≤48h
高初粘力，高 强度，各项性 能优异，使用 范围广，针对 铝材
二、木工行业用胶类型
白乳胶类， 效率较低， 耐水性弱， 污染小
单双组分，
强度好，耐
候性好，污
染大
溶剂型胶粘剂
普通热熔胶
木工用胶
水基胶粘剂 PUR热熔胶
其他胶粘剂
其他粘接或密封 用产品
强度好，耐 侯性一般， 专用设备， 环保性好
强度高，耐 侯性好，耐 热温好，专 用设备，环 保性好
1、什么是PUR胶
PUR全称为湿气固化反应型聚氨酯热熔胶 分子链中含有氨酯基（-NHCOO-）和/或异氰酸酯基（-NCO）类的胶粘
剂，会与空气中的水分发生不可逆转的反应，具有极高的反应活性。 热熔胶是室温呈固态，加热到一定温度就熔化呈液态流体方便涂敷的
材料，使两种被粘体贴合冷却后胶层凝聚起到初步粘接固定作用。 之后借助于空气中存在的湿气和被粘体表面附着的湿气与之反应、扩
包覆粘接和破坏图示
PU包覆胶
2、工艺介绍
工艺特点：产品通过包覆机的刮涂工艺，将胶均匀的涂在PVC膜 上，通过机器烘道干燥、对基材的热处理后，将PVC膜贴到基材 上，通过机器的压辊进行压合粘接定型，完成施工操作。
刮涂包覆机
滚涂包覆机
PU包覆胶
≥10mPa
≥12mPa
≥12mPa
≥40mPa
≥8h
≥8h
≥8h
≥8h
≤48h
初粘力好，溶 剂挥发速度快 ，不易起泡， 适用于密度板
≤48h
高初粘力、高 强度，适用范 围广，移门线 条、墙板都可 用
≤48h
高固含量、高 初粘力、高强 度，主要针对 护墙板、木门 ，不起泡，好 操作
≤48h
高初粘力，高 强度，各项性 能优异，使用 范围广，针对 铝材
二、木工行业用胶类型
白乳胶类， 效率较低， 耐水性弱， 污染小
单双组分，
强度好，耐
候性好，污
染大
溶剂型胶粘剂
普通热熔胶
木工用胶
水基胶粘剂 PUR热熔胶
其他胶粘剂
其他粘接或密封 用产品
强度好，耐 侯性一般， 专用设备， 环保性好
强度高，耐 侯性好，耐 热温好，专 用设备，环 保性好
1、什么是PUR胶
PUR全称为湿气固化反应型聚氨酯热熔胶 分子链中含有氨酯基（-NHCOO-）和/或异氰酸酯基（-NCO）类的胶粘
剂，会与空气中的水分发生不可逆转的反应，具有极高的反应活性。 热熔胶是室温呈固态，加热到一定温度就熔化呈液态流体方便涂敷的
材料，使两种被粘体贴合冷却后胶层凝聚起到初步粘接固定作用。 之后借助于空气中存在的湿气和被粘体表面附着的湿气与之反应、扩
包覆粘接和破坏图示
PU包覆胶
2、工艺介绍
工艺特点：产品通过包覆机的刮涂工艺，将胶均匀的涂在PVC膜 上，通过机器烘道干燥、对基材的热处理后，将PVC膜贴到基材 上，通过机器的压辊进行压合粘接定型，完成施工操作。
刮涂包覆机
滚涂包覆机
PU包覆胶
聚氨酯简介介绍
02
聚氨酯的制备与性质
聚氨酯的制备方法
聚合反应法
通过多元醇与异氰酸酯的聚合反应制备聚氨酯。这种方法常用的是聚酯多元醇 和聚醚多元醇与二异氰酸酯进行反应。
预聚体法
首先使多元醇与过量的二异氰酸酯反应，生成含有异氰酸酯基团的预聚体，然 后再加入扩链剂进行反应。这种方法可以改善聚氨酯的性能和加工性。
聚氨酯的物理性质聚氨酯在Βιβλιοθήκη 来市场中的潜力新能源汽车市场
随着新能源汽车市场的快速发展，聚氨酯作为一种轻质、 高强度的材料，在电动汽车的电池包、座椅、内饰等方面 有广泛的应用前景。
建筑节能市场
聚氨酯在建筑节能领域也有很大的应用潜力，如聚氨酯保 温材料、聚氨酯隔热窗框等，能够提高建筑的保温性能和 节能效果。
高端装备制造
复原状。
耐温性
该材料在广泛的温度范围内都能 保持良好的弹性和性能。
耐油性
弹性聚氨酯对油脂和燃料具有良 好的抗性，使其在汽车、航空航
天等领域得到广泛应用。
04
聚氨酯的应用领域与市场前景
聚氨酯的应用领域与市场前景
• 聚氨酯是一种具有多种优异性能的高分子材料，广泛应用于众多领域。以下将对其应用领域及市场前景进行简要介绍。
软质聚氨酯
柔韧性
软质聚氨酯具有优异的柔 韧性和弹性，能够很好地 适应各种形状和弯曲。
吸音性
该材料具有良好的吸音性 能，能够有效地降低噪音 和振动。
舒适性
软质聚氨酯常用于制作座 椅、床垫等，因为其能够 提供舒适的支撑和触感。
弹性聚氨酯
回弹性
弹性聚氨酯具有出色的回弹性， 即使在长时间压缩后也能迅速恢
可降解聚氨酯
通过引入特定结构或添加剂，使聚氨酯在特定环境条件下能够降解 为低毒性或无毒性物质。
聚氨酯
产品应用
聚氨酯泡沫塑料应用广泛。软泡沫塑料主要 用于家具及交通工具各种垫材、隔音材料等；硬泡 沫塑料主要用于家用电器隔热层、屋墙面保温防水 喷涂泡沫、管道保温材料、建筑板材、冷藏车及冷 库隔热材等；半硬泡沫塑料用于汽车仪表板、方向 盘等。市场上已有各种规格用途的泡沫塑料组合料( 双组分预混料)，主要用于(冷熟化)高回弹泡沫塑料 、半硬泡沫塑料、浇铸及喷涂硬泡沫塑料等。聚氨 酯弹性体可在较宽的硬度范围具有较高的弹性及强 度、优异的耐磨性、耐油性、耐疲劳性及抗震动性 ，具有“耐磨橡胶”之称。
高分子聚合物之
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
聚氨酯
PU
材料化学
下面就各个方面对聚氨酯做一些介绍
• • • • • 基本信息 制备方法 物质性能 产品应用 小结
基本信息
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 (NHCOO )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。 英文名：polyurethane 分 子 式：通式可以是 -[-O-CONH-]n-
聚氨酯涂层剂是当今发展的主要种类，它的优势在 于：涂层柔软并有弹性；涂层强度好，可用于很薄 的涂层；涂层多孔，具有透湿和通气性能；耐磨， 耐湿，耐干洗。 其不足在于：成本较高；耐气候性 差；遇水、热、碱要水解。人们常见的聚氨酯塑料 多以软、硬泡沫体（硬质聚氨酯泡沫塑料Rigid Polyether Polyurethane Foams和软质聚氨酯泡沫塑料Flexible Polyether Polyurethane Foams）的形式 出现。
小结
聚氨酯是在高分子材料的发展过程出现的一 种新兴材料。高分子材料由于分子量大，分 子链长，使得高分子的链结构对性能的影响 非常大。从聚氨酯的各种性能以及应用便可 以看出，在不同方法下生产出来的同种物质 却会有不同的性质，所以在未来的发展中高 分子材料必定会越来越重要，占据市场的主 流。因此，我要好好学习高分子！
聚氨酯材料
高弹性聚氨酯嵌缝胶
可操作时间
不小于3小时
表干时间
不大于12小时
流平性
5ºC自流平
断裂伸长率
不小于500％
拉伸强度
不小于0.2MPa
压缩恢复率
不小于97％
建筑、汽车、道路伸缩缝密封
耐穿刺快速发泡救生器材
无泄漏漂浮材料 混合粘度低 发泡速度快 密度小 强度高储存时间长和阻燃性能好。
形状记忆材料
2.高压法 反应温度: 40°C～120°C 反应压力: 10 ~ 50 atm
3.低压法产率： 85％ 高压法产率: 95~98%
高压法合成异氰酸酯的优点
异氰酸酯产率高 高 压 时 光 气 为 液 态 ， HCl 为 汽 态 ，
HCl排除中不含光气，操作安全。 可以用低沸点溶剂作为反应介质，与
（1）涂层在使用温度下具有粘弹性； （2）可以吸收多重频率振动； （3）与钢板粘接性好； （4）耐摩性优良； （5）耐温范围宽； （6）耐候性好； （7）防腐
反应性聚氨酯热溶胶
施胶温度
105ºC
粘接强度（涤纶布／涤纶布） 0.6MPa
剪切强度
0.9MPa
长期使用温度
90ºC
应用领域：旅游用品、服装、书籍装订等。
产物分离简单。 对设备要求苛刻。
四、聚氨酯成型反应
反应基本配方
聚醚多元醇（分子量3000，官能度3）： 100
扩链剂（MOCA，分子量267，官能度2）： 15
填料（陶土、滑石粉等）：
35
防老剂（抗氧剂、紫外线吸收剂）：
2
催化剂（二月桂酸二丁基锡）：
0.5
TDI（分子量1H2-CH2-CH2-O 四氢呋喃链节 OCNH 氨基甲酸酯链节 -Ф-CH2-Ф MDI苯环链节
聚氨酯
O NH C O
125～150℃ )
O
+
NCO
N C NH
C O
O
脲基甲 酸酯基交联
O NH C NH
O
+
NCO
N C NH
C O
NH 缩二脲基交联
O NH C
O
+
NCO
N C NH
C O 酰脲基交联
35
●
“氢键”型交联 聚氨酯大分子主链含有许多种极性基团（氨基甲酸酯、脲基、……）:
H N C O O H N C N H N H C N H H N H N C N H
对位－XDI
●
间位－XDI
水白色或微黄色液体
具有优良的耐热性
XDI 泛黄性和保光性比 HDI 稍逊，但比 TDI 好得多
●
●
50
(5) 异佛尔酮二异氰酸酯 （IPDI）
NCO H3C H3C CH2-NCO CH3
51
●
无色或淡黄色液体
●
性能优良的脂肪族二异氰酸酯异氰酸酯
●
外用、高装饰性聚氨酯涂料原料
特点：● 固化快
●
耐候性较佳
CH3
O N
OCN
NCO
C O
N
C O O
CNBiblioteka C OOCN CH3
OCN CH3
56
●
异氰酸酯与水反应制成的缩二脲
特点：● 不泛黄
HDI – 缩二脲
O C OCN (CH2)6 N C O NH (CH2)6 NCO NH (CH2)6 NCO
●
保光性好 价格贵 不如三聚体稳定
R―N═C═O
―N═C═O 高度不饱和基团，电子云分布不均匀：
125～150℃ )
O
+
NCO
N C NH
C O
O
脲基甲 酸酯基交联
O NH C NH
O
+
NCO
N C NH
C O
NH 缩二脲基交联
O NH C
O
+
NCO
N C NH
C O 酰脲基交联
35
●
“氢键”型交联 聚氨酯大分子主链含有许多种极性基团（氨基甲酸酯、脲基、……）:
H N C O O H N C N H N H C N H H N H N C N H
对位－XDI
●
间位－XDI
水白色或微黄色液体
具有优良的耐热性
XDI 泛黄性和保光性比 HDI 稍逊，但比 TDI 好得多
●
●
50
(5) 异佛尔酮二异氰酸酯 （IPDI）
NCO H3C H3C CH2-NCO CH3
51
●
无色或淡黄色液体
●
性能优良的脂肪族二异氰酸酯异氰酸酯
●
外用、高装饰性聚氨酯涂料原料
特点：● 固化快
●
耐候性较佳
CH3
O N
OCN
NCO
C O
N
C O O
CNBiblioteka C OOCN CH3
OCN CH3
56
●
异氰酸酯与水反应制成的缩二脲
特点：● 不泛黄
HDI – 缩二脲
O C OCN (CH2)6 N C O NH (CH2)6 NCO NH (CH2)6 NCO
●
保光性好 价格贵 不如三聚体稳定
R―N═C═O
―N═C═O 高度不饱和基团，电子云分布不均匀：