浇注型聚氨酯
聚氨酯材料真空浇注成形工艺及性能的研究
华中科技大学硕士学位论文聚氨酯材料真空浇注成形工艺及性能的研究姓名：***申请学位级别：硕士专业：材料加工工程指导教师：黄树槐;谢洪泉2002.4.28华中科技大学硕士学位论文摘要选望盛垄遂查是近年来引起制造业和学术界极大关注的制造技术。
真空浇注成形技术是其中重要的一种。
由薄材叠层快速成形（ＬＯＭ）制得的原型翻制出硅橡胶模具，然后浇注树脂而制得树脂模型。
ｆ这种方法成本低，速度快、效率高，因此具有极大的市场应用价值。
开发不同系列的浇注用树脂材料，可以制得不同性能的树脂模型，是这一技术发展的主要方向。
斗／把两组分的树脂在真空状态下脱除气泡、均匀混合、注入模腔，然后固化得到树脂模型／这一技术要求两个组分在常温下均为液态；混合初期反应较慢，均匀混合后仍然具有一定的流动性能够充满整个模腔。
实验中脱泡不完全和流动性不好，都会引起充模不完全而使制件产生缺陷。
上聚氨酯树脂的化学结构特征是大分子主链中含有重复的塑墨！墼堕壁璧，它的物理结构特征是具有微相分离结构。
大分子主链是由硬段和软段嵌段而成的，硬段赋予材料于刚性，软段赋予材料于柔性，使其具有优异的综合性能。
侯验中用不同＼的方法合成了ＴＤＩ型、ＭＤＩ型和ＰＡＰＩ型三种聚氨酯树脂：ＴＤＩ易挥发性、毒性大，因此要先制备预聚物；ＭＤＩ相对稳定，粘度低，可以直接应用；ＰＡＰＩ性能稳定，价格低廉，最利于实际应用。
最后对其强度、硬度及粘度进行了测试和比较。
实验中制备的两个组分在室温、真空状态下混合，初期反应较慢，有足够的时间浇注到模腔去。
但是由于是放热反应，混合几分钟后反应速度就会加快，混合组分将在很短的时间内固化。
经过后处理，短时间内就可以得到具有一定硬度和强度的固化样品。
对样品进行机械性能和热分析测试，结果表明可以用来浇注制成树脂模型。
、＼关键词：快速成暇快速制模；真空浇注；聚氨酯树脂ｊ华中科技大学硕士学位论文＿Ｉ＿Ｉ－＿●＿－＿－＿－＿●●Ｉ●＿●＿●＿●－ＩＩ－■＿＿＿＿●＿－＿＿＿●－●＿＿●－＿－＿－●－●■●－－＿－＿●●＿●－＿－●＿●－■＿－＿－●－●－●Ｉ●－－＿－＿ＡｂｓｔｒａｃｔＲａｐｉｄＰｒｏｔｏｔｙｐｉｎｇＭａｎｕｆａｃｔｕｒｅ（ＲＰＭ）ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｈａｓａｔｔｒａｃｔｅｄｇｒｅａｔａｔｔｅｎｔｉｏｎｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄｓｏｆｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｉｎｄｕｓｔｒｙａｎｄａｃａｄｅｍｙ．ＶａｃｕｕｍＣａｓｔｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｓｏｎｅｏｆｉｍｐｏｒｔａｎｔｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＲＰＭ．Ｌｏｗｃｏｓｔｓ，ｈｉｇｈｓｐｅｅｄａｎｄｈｉｇｌｌｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｅｎｄｏｗｉｔｗｉｔｈｇｒｅａｔｖａｌｕｅｉｎｔｈｅｉｎｔｅｎｓｉｖｅｃｏｍｐｅｔｉｔｉｏｎｉｎｔｈｅｍａｒｋｅｔ．Ｏｎｅｏｆｔｈｅｍｏｓｔｉｍｐｏｒｔａｎｔｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓｏｆｔｈｉｓｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｓｔｏｍａｋｅｒｅｓｉｎｐａｒｔｓｗｉｔｈｓｐｅｃｉａｌｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｂｙｄｉｆｆｅｒｅｎｔｒｅｓｉｎｓ．ＴｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｆｔｗｏｉｎｇｒｅｄｉｅｎｔｓｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｔｈａｔＣａｎｂｅｕｓｅｄｆｏｒＶａｃｕｕｍＣａｓｔｉｎｇｗａｓｄｏｎｅｔｈｅｔｈｅｓｉｓ．Ｔｈｅｔｗｏｉｎｇｒｅｄｉｅｎｔｓｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ，ｕｓｅｄｆｏｒＶａｃｕｕｍＣａｓｔｉｎｇ，ｓｈｏｕｌｄｂｅｋｅｐｔｏｕｔｏｆｔｈｅａｉｒａｎｄｍｉｘｅｄｆｕｌｌｙｂｅｆｏｒｅｂｅｉｎｇＵ＇ａｎｓｆｅｒｒｅｄｉｎｔｏｔｈｅｄｉｅ．Ａｆｔｅｒｓｅｖｅｒａｌｈｏｕｒｓ’ｐｏｓｔ－ｃｕｒｅ，ｔｈｅｒｅｓｉｎｍｏｄｅｌｃｏｕｌｄｂｅｇｏｔ．Ｔｈｉｓｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｆｅｒｓｓｅｖｅｒａｌｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｔｏｔｈｅｒｅｓｉｎｍａｔｅｒｉａｌ：ｂｅｉｎｇｌｉｑｕｉｄｓｔａｔｅｕｎｄｅｒｔｈｅｎｏｒｍａｌｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｖａｃｕｕｍｃｏｎｄｉｔｉｏｎ；ｓｌｏｗｒｅａｃｔｉｏｎａｔｔｈｅｉｎｉｔｉａｌｍｉｘｉｎｇ；ｇｏＯｄｆｌｕｉｄｎｅｓｓｄｕｒｉｎｇｍｉｘｉｎｇａｎｄｃａｓｔｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ．Ｒａｎｍａｎｔｓｏｆｔｈｅａｉｒｉｎｔｈｅｍｉｘａｎｄｂａｄｆｌｕｉｄｎｅｓｓｗｏｕｌｄｌｅａｄｔｏｄｅｆｅｃｔｓｉｎｔｈｅｐａｒｔｓ．Ｔｈｅｃｏｍｍｏｎｃｈｅｍｉｃａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｏｆｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｉｓｔｈｅｒｅｐｅａｔｅｄｕｒｅｔｈａｎｅｃｈａｉｎｂｌｏｃｋｉｎｔｈｅｍａｉｎｃｈａｉｎａｎｄｔｈｅｃｏｍｍｏｎｐｈｙｓｉｃａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｈｅｍｉｃｒｏｐｈａｓｅｓｅｐａｒａｔｉｏｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．Ｔｈｅｍａｉｎｃｈａｉｎｓｉｎｃｌｕｄｅｈａｒｄｓｅｇｍｅｎｔｄｏｍａｉｎｓａｎｄｓｏｆｔｓｅｇｍｅｎｔｄｏｍａｉｎｓ．Ｈａｒｄｓｅｇｍｅｎｔｄｏｍａｉｎｓｅｎｄｏｗｔｈｅｃｈａｉｎｈａｒｄｎｅｓｓｗｈｉｌｅｔｈｅｓｏｆｔｓｅｇｍｅｎｔｄｏｍａｉｎｓｅｎｄｏｗｔｈｅｃｈａｉｎｅｌａｓｔｉｃｉｔｙ．Ｓｏｔｈｅｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｈａｓｅｘｃｅｉｔｅｎｔｉｎｔｅｇｒａｔｅｃｈａｒａｃｔｅｒｓ．Ｔｈｒｅｅｔｙｐｅｓｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ·ｉｎｃｌｕｄｉｎｇＴＤＩ，ＭＤＩａｎｄＰＡＰＩ，ｈａｖｅｂｅｅｎｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄｂｙｄｉｆｆｅｒｅｎｔｗａｙｓ：ＴＤＩｉｓＳＯｖｏｌａｔｉｌｅａｎｄｐｏｉｓｏｎｏｕｓｔｈａｔｉｔｍｕｓｔｂｅｕｓｅｄｂｙｐｒｅ－ｐｏｌｙｍｅｒ；ＭＤＩｉｓｍｏｒｅｓｔａｂｌｅａｎｄｈａｓｌｏｗｖｉｓｃｏｓｉｔｙＳＯｉｔＣａｎｂｅｄｉｒｅｃｔｌｙｕｓｅｄ；ＰＡＰＩｉＳｍｏｓｔｓｔａｂｌｅａｎｄｈａｓｌＩ华中科技大学硕士学位论文ｌｏｗｅｓｔｃｏｓｔｗｈｉｃｈｂｒｏｕｇｈｔｂｅｎｅｆｉｔｓｔｏｉｔ’ｓａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｉｒｓｔｒｅｎｇｔｈ，ｈａｒｄｎｅｓｓａｎｄｖｉｓｃｏｓｉｔｙｈａｖｅｂｅｅｎｔｅｓｔｅｄａｎｄｃｏｍｐａｒｅｄ．ＴｈｅｔｗｏｉｎｇｒｅｄｉｅｎｔｓｏｆｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｃｏｕｌｄｂｅｍｉｘｅｄｆｕｌｌｙｕｎｄｅｒＶａｃｕＬａＴＩｓｔａｔｅａｎｄｎｏｒｍａｌｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ａｎｄｔｈｅｉｒｒｅａｃｔｉｏｎｉｓｓｌｏｗａｔｔｈｅｉｎｉｔｉａｌｓｔｅｐ．Ｓｏｔｈｅｒｅｉｓｅｎｏｕｇｈｔｉｍｅｅｘｏｔｈｅｒｍｉｃｒｅａｃｔｉｏｎ．ｔｈｅｒｅａｃｔｉｏｎｗｉｌｌｂｅｅｘｐｅｄｉｔｅｄａｆｔｅｒｓｅｖｅｒａｌｆｏｒｃａｓｔｉｎｇ．Ｄｕｅｔｏｍｉｎｕｔｅｓ．Ｔｈｅｒｅｓｉｎｃｏｕｌｄｂｅｓｏｌｉｄｉｆｉｅｄｆａｓｔｂｙｈｅａｔｉｎｇｔｈａｔｔｈｅｒｅｓｉｎｍｏｄｅｌ，ｗｉｔｈｈａｒｄｎｅｓｓａｎｄｓｔｒ曲ｇｔｈ，ｃｏｕｌｄｂｅｍａｄｅｉｎａｓｈｏｒｔｔｉｍｅ．ＴｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄｔｈｅｒｍａｌｔｅｓｔｓｏｆｔｈｅｍｏｄｅｌｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔｔｈｅｒｅｓｉｎｉｓｑｕａｌｉｆｉｅｄｉｎｔｈｅＶａｃＨＬｌｍｃａｓｔｉｎｇ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＲａｐｉｄＰｒｏｔｏｔｙｐｉｎｇＭａｎｕｆａｃｕａ－ｅ，ＲａｐｉｄＴｏｏｌｉｎｇ；ＶａｃｕｕｍＣａｓｔｉｎｇ，Ｉ＇ｏｌｙｕｍｈ觚ｅＲｅｓｉｎｉｌｌ华中科技大学硕士学位论文１文献综述本章在简要介绍了课题的来源、目的、意义及主要研究内容之后，对快速成形和快速制模技术的发展状况和材料方面的研究状况进行了概括性的论述。
全面详细的PU基础知识
聚氨酯基本常识一、聚氨酯基础知识聚氨酯树脂制成的产品有泡沫塑料、弹性体、涂料、胶粘剂、纤维、合成皮革、铺面材料等到品种;广泛用于机电、船舶、航空、车辆、土木建筑、轻工业以及纺织等领域;一PU制品的基本组成：生产聚氨酯PU制品,其所用的原材料按性质、功能来分,可分为如下几个组份：组份一：异氰酸酯盐类—此类原料是PU树脂主要原料之一;其官能团为：—NCO即为异氰酸酯基,此类原料中一般在其分子结构中有两个或两个以上的—NCO基;常用的原料有：MDI、PAPI、TDI三种;特殊的：HDI1,6—己二异氰酸酯,IPDI异佛尔酮二异氰酸酯,H12MDI二环己基甲烷二异氰酸酯,HTDI 甲基环己基二异氰酸酯;XDI苯二亚甲基二异氰酸酯,NDI萘—1,5—二异氰酸酯;改性的异氰酸酯类：是指过量的异氰酸酯与含活泼氢类化合物反应,生成末端是—NCO的预聚物;如液化MDI碳化二亚胺改性MDI,鞋底原液B料聚酯多元醇改性MDI,弹性体所用的预聚物等;组份二：活泼氢类——此类原料是PU树脂主要原料之一;一般在其分子结构中有两个或两个以上的羟基—OH或胺基—NH2等;常用的有：聚酯多元醇,聚醚多元醇,二元醇EG,BDO,1,6—HDO,PG等,MOCA,TMP,HQEE,水等组份三：溶剂类—此类原料量大,在合成中不参与反应;常用的有：DMF,MEK,TOL,ETAC,CY,二甲苯,汽油,水等;组份四：助剂类—此类原料量少,但对制品的品质影响很大,同时其种类很多,根据其作用来分有：催化剂：有机锡类DBTDL,辛酸亚锡,叔胺类三亚乙基三胺,三乙醇胺,三乙胺等表面活性剂：改善制品内部或表面性质;如硅油匀泡剂DC—193,DC—5043,DS—80,OT—70等;抗氧化剂：防止制品在制作过程中,被空气氧化发生颜色变化;常用的是BHT,I—1010等;着色剂：分无机和有机颜料,常将颜料与多元醇研磨成糊状物——色浆或色膏,有红、黄、绿、蓝、黑五种颜色;此外还有其它助剂：紫外线吸收剂,分散剂,防结皮剂,增塑剂,偶联剂,增粘剂等;另外在PU制品中常使用填料,其目的是：改进制品物理性能,补强其力学性能,降低成本;常用的填料有：CaCO3,瓷土,滑石粉等;二基本反应：1：与醇类反应：R1—NCO + R2—OH ——R1NHCOOR22：与胺类反应：R1—NCO + R2—NH2——R1NHCONHR23：与水反应：R—NCO + H2O ——RNHCOOH ——R—NH2 + CO2R—NCO + R—NH2——RNHCONHR三原料简介：➢己二酸AA：1：物理性质：白色晶体或结晶粉末,略有酸味,微溶于水、环己烷,溶于丙酮、乙醇、乙醚;不溶于苯、石油醚;熔点152℃,沸点330.5℃760mmHg,比重20/4℃,闪点196℃;2：用途：AA主要用于生产尼龙纤维和树脂,约占总生量的70%以上,聚氨酯行业中AA 的用量只约20%,余下的用于增塑剂、造纸、药物等方面生产;在PU行业中,AA用于生产PU革用树脂、鞋底原液、弹性体、胶粘剂和油漆等方面;➢二苯基甲烷-4,4’-二异氰酸酯MDI：1：物理性质：白色到微黄色结晶体或粉末;溶于丙酮、苯、甲苯、氯苯、硝基苯、煤油、乙酸乙酯等,比重70℃,凝固点38-39℃,沸点190℃5mmHg;2：用途：MDI只用于聚氨酯行业中,其应用范围是：弹性体、纤维、革用树脂、鞋底原液、胶粘剂和油漆等方面;➢多亚甲基多苯基多异氰酸酯PAPI：1：物理性质：棕色粘稠液体,溶于丙酮、苯、甲苯、氯苯、硝基苯、煤油、乙酸乙酯等,比重25℃; 2：用途：在PU行业中,PAPI主要用于生产硬泡,此外还可用于胶粘剂、铺装材料等;➢甲苯二异氰酸酯TDI：1：物理性质无色至淡黄色液体,有强烈刺激性气味;可溶于醚、丙酮、苯、四氯化碳、氯等;与水、醇及胺等反应,比重20/4℃,熔点-21.5℃,沸点251℃760mmHg;2：用途：TDI的主要用途是生产PU泡沫,约占TDI总量的80%以上;此外还用于胶粘剂、弹性体、油漆、固化剂等方面;➢N,N-二甲基甲酰胺DMF：1：物理性质：无色透明液体,有氨气味,溶于水、乙醇、乙醚、氯仿等大多数有机溶剂,微溶于苯;溶解能力强,被称为万能有机溶剂;比重0.9445g/cm325/4℃,熔点-61℃,沸点153℃,折射率为;2：用途：DMF主要用于革用树脂的合成和PU皮革生产加工方面,约占总量的90%以上,余下的用于医药和分析方面;➢1,4—丁二醇BDO：1：物理性质：无色粘稠油状液体,味苦,有吸湿性,无气味;可溶于水、甲醇、乙醇和丙酮,微溶于乙醚,不易挥发;比重为1.016g/cm320/4℃,凝固点为20.9℃,沸点为228℃,折射率为25℃;2：用途：用于制造聚酯多元醇、不饱和树脂、药物、染料、化妆品及油漆等;四：多元醇简介：一：聚酯多元醇1：分类：聚酯多元醇的种类繁多,根据其结构来分可分为三大类：聚酯多元醇类主要是己二酸系列, 聚ε—己内酯类,聚碳酸酯类;聚酯多元醇是由二元酸与二元醇或三元醇经酯化、缩聚成一定分子量的端羟基高聚物;聚ε—己内酯类是ε—己内酯在催化剂有机钛类、辛酸亚锡存在下,由起始剂二醇或二胺开环聚合成线性的端羟基或端胺基高聚物;聚碳酸酯类是1,6—己二醇与二苯基碳酸酯经酯交换、缩聚而成的聚碳酸己二醇酯二醇;2：聚酯多元醇生产工艺：3：聚酯多元醇主要品种：见表1：二：聚醚多元醇：1：分类：聚醚多元醇品种很多,根据其特性来分可分为四大类：第一类：普通氧化丙烯为基的聚醚多元醇;第二类：特种氧化丙烯为基的聚醚多元醇;第三类：四氢呋喃为基的聚醚多元醇; 第四类：丁二烯为基的聚醚多元醇; 2：聚醚多元醇生产原料：聚醚多元醇的生产原料只有三种：第一种：含氧的环化物：主要有：环氧乙烷、环氧丙烷、四氢呋喃等;第二种：含活泼氢的起始物：主要有：乙二醇、丙三醇、季 四醇、乙二胺、芳胺等; 第三种：离子型催化剂：主要有：KOH 、NaOH 、FeCl 3、AlCl 3、BF 3等 3：主要的聚醚多元醇品种：见表2：二、聚氨酯制品的生产和用途概述聚氨酯用途很广,涉及的产品有：泡沫塑料、弹性体、涂料、胶粘剂、纤维、合成皮革和铺装材料等;这些些制品广泛应用于工、农业,运输、建筑以及日常生活用品等行业中;下面简单概述一下聚氨酯的有关用途;一泡沫塑料：1：生产原理：1：ONC —R —NCO + H 2O ONC —RNHCOOH ONC —R —NH 2 + CO 2ONC —R —NCO + R —NH 2 ONC —RNHCONHR2：ONC —R —NCO + HO —R 1—OH + ONC —R —NCOONC —R —NH —R 1—NH —R —NCO2：生产工艺：按聚氨酯泡沫的生产工艺,可分为一步法、预聚体法两步法两种；按生产机械的种类,可分为间歇法、连续法两种;常见的箱式发泡是间歇式一步法;其生产流程如下：3：各组份作用：1：聚醚多元醇：是泡沫塑料的主要原料之一,与异氰酸酯反应,生成氨基甲酸酯,使分子链增长形成聚氨酯;构成泡沫体的主体骨架;2：TDIT—80：是泡沫塑料的主要原料之一,其作用有：第一：与异氰酸酯反应,生成氨基甲酸酯,使分子链增长形成聚氨酯;构成泡沫体的主体骨架;第二：与水反应,放出CO2,形成泡沫塑料中泡孔;第三：过量的—NCO与脲、氨基甲酸酯中的活泼氢反应,生成缩二脲和脲基甲酸酯,使聚合物分子链接连起来,形成聚合物网络结构,起交联作用,赋予泡沫体强度;3：发泡剂：发泡剂有两类：水和物理发泡剂;水：与异氰酸酯反应,生成脲基甲酸酯,形成泡沫体的主体骨架之一;同时反应中放出的CO2,形成泡沫塑料中泡孔;物理发泡剂：常用的有：F11三氯一氟甲烷,二氯甲烷等;其作用是：其一：起发泡作用；其二是带走热量或减少放热量,防止泡沫烧心或燃烧;4：催化剂：用来调整和平衡在泡沫形成过程中,发生的发泡和聚合凝胶两种反应速率;以克服泡沫中的各种问题;同时为了加快反应速度,缩短生产时间;5：硅油：属于表面活性剂系列;其作用有三：其一：有助各种原料混合均匀;其二：稳定泡孔,防止泡沫塌泡;其三：控制泡孔大小和均匀度;6：填料：降低成本和提高泡沫强度、耐热性能;4：应用领域：1：垫材：软泡用于家具座椅、沙发,汽车座垫、靠背、扶手,床垫等;2：软泡可用作隔音材料、鞋内衬等织物复合材料、玩具、过滤材料和高档仪器的包装材料等方面;3：硬泡可用于冰霜、冷藏方面的绝热材料,工业管道、贮罐的保温材料,以及汽车的车门板、行李箱盖、发动机盖板等;4：硬泡在建筑方面可用作楼顶层的防水、隔热材料,组合活动建筑;同时还能作为具有车、锯、刨功能的仿木材料;二弹性体：1：分类：从制造工艺来分,聚氨酯弹性体可分为浇注型、热塑性、混炼型三大类;1：浇注型聚氨酯弹性体是通过浇注工艺,由液体树脂浇注并反应成型的一类聚氨酯弹性体; 2：热塑性聚氨酯弹性体是由低聚物多元醇软段与二异氰酸酯—扩链剂硬段构成的线性嵌段共聚物;3：混炼型聚氨酯弹性体是先合成贮存稳定的固体生胶,再经过混炼机加工,制成热固性网状分子结构的聚氨酯弹性体;2：浇注型聚氨酯弹性体的生产工艺：浇注型聚氨酯弹性体的生产工艺有三种：一步法、预聚体法、半预聚体法;其中一步法和预聚体法比较常用,是TDI —MOCA 体系;半预聚体法不很常用,是MDI —BDO 体系;下面简单概述一下预聚体法、半预聚体法的生产工艺：一步法：二步法：3．热塑性聚氨酯弹性体TPU 的生产工艺：TPU 的生产工艺很多,但最常用的双螺杆连续化生产工艺;412312：特性：1：涂膜耐耐磨与粘附力强; 2：涂膜防腐性能优良; 3：施工温度范围广;4：涂料配方可调范围广;一 5：具有优良的电气性能; 6：与其它树脂相溶性良好; 7：装饰与保护性能良好; 8：耐温性能好; 3：工艺简介：1：单组分涂料生产工艺：氨酯型、封闭型、湿气固化型等单组分涂料的生产,其工艺基本相同,主要是配方不同;2：双组分涂料生产工艺：在双组分聚氨酯涂料中,甲组分为末端带—NCO 的预聚物,乙组分为末端带—OH 的多元醇;其中乙组分的生产工艺与聚酯多元醇的生产工艺基本相同;甲组分为多异氰酸酯组分,主要有三类：加成物,缩二脲,异氰酸酯三聚体;其中以加成物为主,其它两类为辅;下面为TDI —TMP 加成物的生产工艺图：除了上述几种涂料外,较常见的还有聚氨酯沥青涂料、粉末涂料和水性聚氨酯涂料三种;3：用途：1：聚氨酯涂料用于飞机涂装、船舶水下防腐涂装、水上保色涂装以及车辆表面涂装;2：聚氨酯涂料用于建筑物外墙涂刷、地面或木制地板涂刷;也可用于电器、仪表和机床等到方面涂装;3：聚氨酯涂料用于作家具等到木器漆,也可用于塑料、橡胶、皮革表面涂装;四胶粘剂： 1：分类：聚氨酯胶粘剂的种类繁多,根据其使用方式来分,可分为：单组分胶粘剂和双组分胶粘剂；根据其使用范畴来分：通用型、食品包装、鞋用胶粘剂、热熔胶、压敏型、密封胶等种类; 2：特性：1：粘结力强,宜用范围广; 2：配方的可调范围广;3：操作方便,固化方式可调;4：固化方式单一,无副反应产生,因此不易使粘合层产生缺陷;5：相溶性良好,易扩散,易渗透;6：粘合内应力小,具有良好的耐疲劳性能,适合软、硬材质粘接;7：低温性能良好;8：具有良好的耐磨、耐水、耐油、耐溶剂、耐化学药品、耐菌等性能;3：生产工艺：聚氨酯胶粘剂的种类繁多,但其生产工艺流程与涂料或革用树脂的生产工艺流程基本相同;4：各类聚氨酯胶粘剂简介：1：多异氰酸酯胶粘剂：多异氰酸酯胶粘剂是由多异氰酸酯单体或其低分子衍生物组成的胶粘剂;属于反应型胶粘剂粘接能力好,特别适合于金属与橡胶、纤维等粘接;常见的三种：三苯基甲烷—4,4,4—三异氰酸酯胶粘剂TTI,硫代磷酸三4—异氰酸酯基苯酯胶粘剂TPTI,四异氰酸酯胶粘剂;2：通用型聚氨酯胶粘剂：通用型聚氨酯胶粘剂一般是双组份,其中甲组分是溶剂型端羟基聚氨酯树脂,乙组分是TDI—TMP加成物为固化剂末端是—NCO基;此类胶粘剂用于绝缘材料、包装材料、复合膜、多孔材料等方面的粘接;3：食品包装型聚氨酯胶粘剂：此类聚氨酯胶粘剂一般是双组分的,其甲、乙两组分与通用型相似;但对胶粘剂有一些特殊要求,即能耐热、耐寒、耐油、耐酸、耐药品、阻气、透明等性能;尤其是要求能耐水煮或蒸煮其剥离强度变化很小;此类聚氨酯胶粘剂用于复合薄膜食品包装之用;4：鞋用聚氨酯胶粘剂：此类胶粘剂是溶剂型的PU树脂或改性的PU树脂与固化剂搭配使用;此类胶粘剂要求初粘力大,胶粘层柔软,耐溶剂性好,能适应PU、PVC、EVA、橡胶等到各种不同的材质;鞋用聚氨酯胶粘剂用于鞋材粘接;5：聚氨酯热熔胶：此类胶粘剂是无溶剂型的单组分胶粘剂;在室温下是固体,加热到一定温度就熔化成粘稠液体,冷却到室温又变成固体,且有很强的粘接作用;此类胶粘剂的特点是粘合速度快、无毒、操作简单,同时具有良好的柔软性和粘合强度;此类胶粘剂适用于书籍无线装订、包装封口、纺织等方面;6：聚氨酯压敏胶：此类胶粘剂是单组分的,在制备过程中不使用溶剂,避免了溶剂的污染和回收问题;此类胶粘剂具有优秀的粘接性、保持性、稳定性、以及耐热性,同时能用于水下粘接;7：聚氨酯密封胶：此类胶粘剂是以—NCO与活性氢化合物反应而固化为基础,用来填充空隙孔洞、接头、接缝等的材料;在密封胶的制备过程中,原料脱水是最关键的操作; 聚氨酯密封胶的生产工艺： 主剂的生产工艺：固化剂的生产工艺：注意：主剂是由聚醚多元醇与多异氰酸酯反应得到的端—NCO 预聚体;固化剂是聚醚多元醇、多元胺、填料、抗氧化剂、催化剂等组成的端—OH 混合物;五：聚氨酯弹性纤维： 1：弹性原理：聚氨酯弹性纤维是嵌段聚氨酯,是由低聚物二元醇、二异氰酸酯以及低分子的二官能活性氢扩链剂反应而成;其弹性性能来自构成的软段与硬段的两种形态;软段在常温下处于高弹态,在应力的作用下它能很容易发生形变,从而赋予纤维容易被拉长的特征;硬段含多种极性基团,结晶性强,且能产生分子链间的横向交联,在在应力的作用下它基本上不发生形变,为软段的伸长和回弹提供必要的结点,从而赋予纤维一定的强度;2：生产工艺：聚氨酯弹性纤维的生产分三步：嵌段聚氨酯树脂的制备；纺丝工艺；纤维后加工;1：嵌段聚氨酯树脂的制备：嵌段聚氨酯树脂的制备是分两步的：第一步是合成预聚物,第二步是再经扩链成树脂;2：纺丝工艺：有四种方法：干法纺丝、湿法纺丝、化学反应纺丝、熔融纺丝;但最常用的是干法纺丝法;3：纤维后加工：主要是改变纤维表面,通过添加一些石蜡、硅油等表面活性剂 ,降低其表面粘性; 3：用途：聚氨酯弹性纤维用于紧身衣、运动衣、游泳衣、护腿袜、外科用绷带等;六：铺装材料：聚氨酯铺装材料的种类很多,包括铺地材料、防水材料、灌注材料等;其中铺地材料是用于运动场地与地板的铺设,防水材料是用于建筑物楼顶的防水隔热,灌注材料是用于建筑、煤矿、铁道、石油开采、水利电力以及地质钻探等部门的堵水、防水、加固、补强以及防腐等;1：聚氨酯铺地材料：聚氨酯铺地材料—运动场地用的胶面层浆料是双组分的：甲组分：含羟基聚醚多元醇和色浆;乙组分：端—NCO基的TMP加成物;需用的原材料：聚醚多元醇、二异氰酸酯、填料、胶粒、防老剂、催化剂;2：聚氨酯防水材料：聚氨酯防水材料主要是双组分的;其中主剂的组成是聚醚多元醇混合物,变化不大；但固化剂的组成变化较多;因此根据固化剂组成来分类：3：聚氨酯灌注材料：聚氨酯灌注材料是由末端含—NCO基的聚氨酯预聚物为主体加上溶剂、催化剂、缓凝剂、表面活性剂、增塑剂以及改性剂等组成;七：革用树脂与人造革：一：革用树脂：革用树脂属于溶剂型的热塑性聚氨酯弹性体,因此其生产工艺与热塑性聚氨酯弹性体的生产工艺基本相同;下面简介一下革用树脂的种类和性能：1：树脂分类：革用树脂一般分为三大类：干式一液型面料树脂,干式二液型底料树脂和湿式树脂; 1：干式一液型面料树脂：此类树脂涂布于离型纸上,经干燥、定型,然后将离型纸上的花纹转写于皮革面层;此类树脂常与色粉或其它助剂混和使用,以便生产出各种色彩鲜艳、不同手感、花纹各异的皮革;2；干式二液型底料树脂：此类树脂涂布于已干燥定型的面料树脂上,然后与基布或Base革贴合,起粘合剂作用;在使用过程中,常与固化剂或称架桥剂和催化剂或称促进剂配合使用,以便在较短时间内获得较佳的剥离强度;3：湿式树脂：在基布上经涂刮或浸渍此类树脂,然后在水中凝固、水洗、挤压、干燥等一系列的工序,获得具有透气、耐磨、回弹性佳的Base革;湿式树脂通常与一些表面活性剂、色浆、填料以及DMF 溶剂等混合使用,以便获得加工更方便、性能更优异的Base革;2：树脂结构、性能比较：为了明确上述三种树脂在结构上、加工性能上存在哪些差异,下面从其合成时所需的原料、异氰酸酯类、溶剂体系等比较;见下表3：两个基本概念：1：固含量：也称固形份或固成份;指树脂中的非挥发性物质百分含量;2：100%模量：是指在一定的牵引速率下,当试片的长度被拉长一倍时,单位截面积所承受的拉伸力; 4：用途：根据树脂的100%模量不同,选择不同的树脂生产手感不同、用途各异的皮革产品;见下表：表5：革用树脂用途表：树脂100%模量0;1Mpa范围手感用途20以下——50 柔软服装50——120 中硬箱包120——200以上高硬鞋类二：PU人造革：1：生产工艺：1：湿式加工工艺：2：干式加工工艺：2：加工流程举例：1：Base革生产流程：配料配方：见表6工艺流程：2：干式生产流程：工艺流程：八：鞋底原液：聚氨酯鞋底原液是一种微孔弹性体,实际上是一种泡沫与弹性体的混合物;一般来说,聚氨酯鞋底原液是双组分或三组分,A组分是端羟基聚酯多元醇、水、硅油、可能有二元醇扩链剂的混合物;B组分是末端为—NCO的预聚集物,C组分是催化剂;聚氨酯鞋底原液的生产工艺：A组分的生产：B组分的生产：鞋底的生产工艺：第三部分基础原料对PU原料的影响己二酸生产过程：苯环己醇己二酸消耗定额：苯／AA=1,也就是生产1吨的AA,需苯吨;DMF生产过程：甲醇二甲胺DMF消耗定额：一步法：甲醇／DMF=1,也就是生产1吨的DMF,需甲醇吨;二步法：甲醇／DMF=1,也就是生产1吨的DMF,需甲醇吨;TDI生产过程：甲苯对硝基甲苯二氨基甲苯甲苯二胺TDI甲苯／TDI=／1,也就是生产1吨的TDI,需要吨的甲苯;BG生产原料：1 乙炔2 丁二烯3 顺酐4 丙烯醇丙稀环氧丙烷丙稀醇其中,丁二烯法比较普遍,我国周边地区大约有19万吨的规模的BG采用该方法；台湾大连万吨规模的BG采用丙烯醇法;国内目前的生产公司均采用乙炔法;因此,丁二烯和丙稀将是影响BG进口价格的重要基础原料;EG生产过程：环氧乙烷直接水合法目前工业规模生产的唯一方法乙烯乙二醇消耗定额：乙烯／乙二醇=／1,也就是生产1吨的EG需要吨;TMP三羟甲基丙烷生产过程：丙稀正丁醛TMP消耗定额：丙稀/TMP=／1,也就是生产1吨的TMP需吨的丙稀;NPG新戊二醇异丁醛＋甲醛NPG异丁醛和正丁醛都是由丙稀和甲醛氧化而成,因此上游原料丙稀的波动会对TMP和NPG的影响是一致的;聚酯多元醇机械性能、耐油性好、价高主要原料：多元醇：EG、BDO、DEG、PG二元羧酸：AA、生产工序：加温脱水,加热缩聚聚醚多元醇用量占90%以上;主要是PU泡沫塑料主要原料：含氧环化物：环氧乙烷、环氧丙烷、四氢呋喃含活泼氢的起始剂：离子型催化剂：生产工序：醇钾催化体系的制备、氧化烯烃聚合反应、中和脱色处理、脱挥发物与过滤后处理PPG聚氧化丙烯醚多元醇：多用于PU泡沫塑料环氧丙烷+ 丙二醇——> PPGPTMEG聚四氢呋喃醚多元醇：多用于PU弹性体、纤维等四氢呋喃THF + 乙二醇——> PTMEG聚合物多元醇POP Polymer polyol。
含异氰脲酸酯基团浇注型聚氨酯弹性体的合成及其耐热性能的研究
胶 ”１ ［ 。其作 为一 种高性 能的材料 ， 国民经 济 的 ］ 在 各 个领域 得到 了广泛 的应用 。但聚氨酯 弹性 体 的 缺 点是 耐热性 能较 差 ， 别是 在 温度 比较 高 的环 特 境 下 ， 力学性 能保持 率较低 ， 其 通常 聚氨酯 弹性体 长期使用 的温 度不高 于 ８ Ｏ℃ ， 短期 的使用 温度不
以引入异氰 脲酸酯 最好 。异氰 脲酸 酯具有优 良的 耐 热性 能 、 尺寸 稳定 性 、 解 稳定 性 和刚 度 ， 肪 水 脂
族 或芳香族 多异 氰酸 酯在适 当的条件 下可 自聚形 成三 聚体 ， 到 的是含 有异氰 脲酸酯 环的衍 生物 ， 得 异 氰脲酸 酯三 聚体 具有 六 元 环 结构 ， 环 上无 活 且 泼 的氢 ， 其初 始 热分 解 温 度在 ２ ０℃ 以上 ， ７ 同时 ， 还具有三 元异 氰酸 酯 的 分子 特 征 ， 聚 氨酯 分 子 使 交联密度增 大 ， 弹性体 的耐 热性 更好 ， 制品可 以 其
聚氨 酯弹性 体具有 独特 的综 合性 能 ： 高强 度 、 高 伸长率 、 硬度 范 围宽 、 耐油性 能优异 、 耐低 温 、 耐
臭 氧老化 、 耐撕 裂 、 抗刺 穿 、 与金 属粘 结性 能好 、 减 震 能力 强 ， 磨 性 能 尤 其 突 出 ， 称 “ 磨 橡 耐 俗 耐
可 以显著地 提高 聚氨酯 弹性体 的耐热 性能 。其 中
分 析 表 明 ， Ｔ Ｉ 聚氨 酯弹 性 体 中引 入异 氰脲 酸 酯基 团 ， 明显 提 高 弹 性 体 的 耐 热性 能 。 在 Ｄ 型 可
铅酸蓄电池用浇注型聚氨酯弹性体的研制
Ｔ ． Ｋｉ ｓ ｏｆｐ ｆ ｒ ａ ｏ ａｒ ｈ ｔ ｎ ａｂ １ ｎｄ ｏｆ ｎ ｎｃ ｉ ｔ ｏｒｓ ａ ｄａｒ ｓ ｏｒ ｄ ｄ
衰 １ 性 能 耐试 项 目盈 标 准
收稿 日期 ： ０ — ８ ３ ２ １ ０—１ ０ 作者简介 ： 盂季茹 女 ，９５年生 １ ７ 西北工业 大学化工系在读博士 生， 主要从事高性能高分子材料厦复台材料 的研究 工作。
一
耐酸性外 ． 还要求其对铅 、 三元 乙丙橡胶 （ Ｐ Ｎ） ＥＤ 、 Ａ Ｓ等具有 较 强 的粘 接 力 ， 能 在 室 温 下进 行 无 溶 Ｂ 并 剂操作 和室 温 固化 。 目前 ． 酸 蓄 电池 用 浇 注胶 铅 主要 以进 口胶为主． 国产 浇注胶虽在某些场台 也得 到应用 ． 仍 须 配台 进 口胶 才 能 得 到 较佳 的 性 能。 但 而进 口胶在操作工艺 性 、 成本等方面不 占优势 。本 研 究 旨在 开发 一 种改 性 的浇 注型 聚 氨 酯 弹性 体 ． 使 其 满足 以上性 能 的 同时 ． 用 一步法 工艺 ， 有成本 采 具
由表 ３可 见 ． 各 因素 中 尤 以 对 体 系 的影 响 在 最 大 ， 次为 和 ８ １与 ￡的影 响相 对 最 小 。 由正 其 ， ３ 交 实验 的分析计 算 可 得几 个 因素 的最佳 组 合 为 ＝
０． Ｂ＝０ ０ ％ ， ＝３ ％ ， ５． ．４ ０ ８＝２ ０ ， ． ％ ￡＝４ ０ 。 ．％
甲组 分 ： 取 一定 量 的 Ｐ Ｌ一９Ｏ于 三 口烧 瓶 称 Ｏ ０
寰 ３ 正 交实 验 结 果 殛分 析
中， １０ 左右真空脱水 ２ｈ ， 在 １ 后 加入适量 已经干
燥 处理 的 Ａ、Ｃ Ｔ Ｐ于 １０ 左 右 真 空 脱 气 脱 水 １ｈ ０ ， 再 冷却 至 室 温 后 加 入 少 量 Ｔ一２ １和 Ｋ 一５ ０ 配 ０ Ｈ ６、 比量 的 Ｂ Ｏ、 Ｂ Ｄ ． 拌均匀 ， Ｄ Ｄ Ｔ Ｌ搅 备用 。 乙组 分 ： 配 比称 取 一 定 量 的 Ｐ Ｐ 、ｔＤ Ｂ、 按 Ａ ＩＳ、 Ｖ
浇注型聚氨酯弹性体耐酸碱性能研究
的侧基也会影 响弹性体 的耐酸碱性能。Ｐ Ｍ Ｇ与 ＴＥ
Ｐ Ｇ型 聚醚相 比 ， 子 结构无 供 电子侧 甲基 ， 醚键 Ｐ 分 与 相连碳 原 子上 的氢 相 对 稳 定 ， 利 于 提 高其 耐 酸 碱 有 性能 ， 以 Ｐ ＭＥ 型 Ｐ Ｅ 的 耐 酸 碱 性 能 要 优 于 所 Ｔ Ｇ Ｕ
刚性较 大 的二异 氰 酸 酯 ４ ４ 一 苯基 甲烷二 异氰 酸 酯 （ Ｉ ０ ） 以刚性 对称 的 氢醌一 （ 羟 乙基 ） ， 二 ＭＤ 一 ０ ， １ 双 ． 醚（ Ｑ Ｅ） Ｈ Ｅ 为扩链 剂 ， 利 于 聚 氨 酯 分 子链 硬 段 的 规 整 排 列从 而 产 生 结 晶 ， 有 可提 高 Ｐ Ｅ 的 耐 酸 Ｕ
摘 要 ：以不 同种 类二 异氰 酸 酯和各 种 多元 醇 为主要 原料 ， 通过 预 聚 法 合 成 了一 系列 结 构 不 同 的
聚氨 酯弹性 体 （ Ｕ ） 研 究 了软硬链 段 的化 学结构及 硬段 含 量对 Ｐ Ｅ耐 酸碱 性 能的 影 响 。结 果表 ＰＥ ， Ｕ 明 ， 四 氢呋 喃 醚 多元 醇作 为软段 具 有 更加 稳 定 的化 学结 构 ， 聚 有利 于 Ｐ Ｅ耐 酸碱 性 的提 高。 选 用 Ｕ
整 ， 利 于 聚合 物 硬 链 段 的 结 晶 Ｊ提 高 了 硬 段 间 有 ， 的分 子 间作 用 力 ， 而 提 高 了 Ｐ Ｅ的耐 酸 碱 性 。 由 从 Ｕ 于 Ｔ Ｉ ０体 系 中 的 ２，－Ｄ 含 量 相 对 较 少 ， 此 Ｄ一 ８ ６Ｔ Ｉ 因 Ｔ Ｉ ０合 成 的 Ｐ Ｅ 的耐 酸 碱 性 跟 Ｔ Ｉ１０体 系 相 Ｄ一 ８ Ｕ Ｄ一０
聚氨酯应用——精选推荐
NHC NH + CO2
③、上述的反应产生大量的热量，促使反应体系温度迅速增加，使发泡反应在在很短的时间内完 成。并且反应热为物理发泡剂（辅助发泡剂）的汽化发泡提供了能量。
反应体系由于化学反应和物理过程是混合物料产生大量泡孔，在反应后期混合物料凝固， 形成具有大量泡孔的泡沫塑料。
聚氨酯泡沫的分类
（1）木器漆及木地板； （2）纸张涂层； （3）建筑涂料； （4）皮革涂层； （5）织物涂层，等等。
建筑涂料 PU木器漆
聚氨酯胶粘剂
聚氨酯（PU）胶粘剂是分子链 中含有氨酯基（—NHCOO—） 和/或异氰酸酯基（—NCO）类 的胶粘剂。
到第二次世界大战结束后，美国、英国从德国获得了聚氨酯制造技术。 美国在五十年代初率先合成了由环氧丙烷与环氧乙烷共聚醚与甲苯二 异氰酸酯（TDI） 构成的聚氨酯软泡塑料，这是聚氨酯工业发展中一 个重大里程碑。
之后聚氨酯工业迅猛发展，产品与品种在不断增加，已广泛应用于机 电、船舶、航空、车辆、土木建筑、轻工以及纺织等部门；聚氨酯在 材料中占有相当重要的地位。
如冰箱、冰柜、 冷库、冷藏车等。
工业设 备保温
储罐、管道 等的保温层。
建筑材料
在欧美发达国家，建筑应用聚氨 酯硬泡材料已非常普遍； 在中国，硬泡在建筑业的应用还 不像西方发达国家那样普遍，也 正在朝建筑节能方向努力。
交通运输业
汽车顶篷、内饰 件（方向盘、仪表 盘）等。
仿木材
高密度（300~700kg/m3）聚氨 具有强度高、韧性好、结皮致密坚韧、
PU弹性体分类
从制造工艺分，传统上把聚氨酯弹性体分为三大类：
浇注型聚氨酯弹性体（ＣＰＵ）； 热塑性聚氨酯弹性体（ＴＰＵ）； 混炼型聚氨酯弹性体（ＭＰＵ）； 现在，一些革新工艺制备的制品的产量已超过某些传统类型，如反应注射成 型（ＲＩＭ）工艺生产实心及微孔聚氨酯弹性体已成为一个重要的类别； 另外，溶液涂敷及溶液浇注成型也是弹性聚氨酯的一个重要类型，主要用于 生产合成革。 喷涂成型也是国内外发展较快的一种新技术。
浅谈PTMG聚氨酯弹性体的生产工艺和设备
浅谈PTMG聚氨酯弹性体的生产工艺和设备聚四氢呋喃又称聚四亚甲基醚二醇(PTMG)，化学结构式HO[(CH2)4O]n H，是由四氢呋喃开环聚合得到的端伯羟基直链均聚醚。
该聚合物分子排列紧密，密度高，由于它具有醚键，因而具有良好的柔顺性和耐水解性；它不含不饱和键，因而具有耐老化性能。
常用PTMG相对分子量为600-5000，随相对分子量增加，室温下其状态由粘稠状液体变化为蜡状固体。
聚氨酯弹性体常用相对分子量为650，1000的PTMG。
(相对分子量1800，2000的PTMG常用于生产氨纶)由于PTMG制成的聚氨酯弹性体具有较高模量和强度，优异的耐水解性、耐磨性、耐霉菌性、耐油性、动态性能、电绝缘性能和低温柔性等，特别适合用于汽车配件、电缆、薄膜、医疗器材、高性能胶辊、耐油密封体以及用于水下、地下、矿井及低温场合的制品。
1工艺和原料1.1工.艺1.1.1软段相对分子量(Mn)对弹性体物性的影响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、强度和耐热性能。
PTMG(Mn=1000)的CPU 硬度、拉伸强度、300%的定伸应力和撕裂强度均大于PTMG(Mn=1500和Mn ＝2000)的CPU。
其主要原因是当预聚体中的NCO基质量分数相同时，PTMG1000-CPU加入TDI的数量相对比PTMG2000-CPU多，即CPU中硬段含量增加，使弹性体中苯环、脲基、脲基甲酯基和氨基甲酯基增加，导致1000-CPU的硬度、拉伸强度和撕裂强度提高。
(2000-CPU的冲击弹性优于1000-CPU)。
(见表1)在PTMG结构中，醚键之间是4个碳原子的直链烃基，偶数碳原子的烃基互相排列紧密，分子间的引力太，故PTMG类CPU不仅具有良好的低温弹性和耐水解性能且机械强度也很高。
由PTMG制得的预聚体在加工温度下粘度较低，釜中寿命较长，有较佳的加工成型性能，是一种高档的CPU。
PUR应用及特性
聚氨酯弹性体PUR分类及特性PUR弹性体按其加工方法主要分为浇注型、热塑型、模压型、发泡型等，其中浇注型PUR弹性体是最重要的一类。
近年来，随着反应注射模塑技术的发展，浇注型PUR弹性体的产量有所下降，但由于浇注型PUR弹性体能够最大限度地发挥PUR弹性体的特点，而且其在成型大型的结构复杂的制件方面具有独特的优势，因此，浇注型PUR弹性体目前仍是较活跃的研究领域之一.聚氨酯弹性体PUR的主要优点：1. 性能的可调节范围大。
多项物理机械性能指标均可通过对原材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要求。
譬如硬度，往往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，这是一般弹性体材料所难以做到的。
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材料，随着刚性链段比例的提高和极性基团密度的增加，弹性体原强度和硬度会相应提高.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，其耐磨性往往是普通橡胶材料的几倍到几十倍。
金属材料如钢铁等虽然很坚硬，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保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保护圈则连续运行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，要提高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、石墨或硅油等润滑剂.3. 加工方式多样，适用性广泛。
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）；也可以制成液体橡胶，浇注模压成型或喷涂、灌封、离心成型（指CPU）；还可以制成颗粒料，与普通塑料一样，用注射、挤出、压延、吹塑等工艺成型（指TPU）。
聚氨酯弹性体用各类助剂简介
助剂是橡胶工业的重要原料，用量虽小，作用却甚大，聚氨酯弹性体从合成到加工应用都离不开助剂，按所起作用的不同，可分合成体系、改性及操作体系、硫化体系及防护体系四类助剂。
1 合成助剂1.1 催化剂及阻聚剂在聚氨酯弹性体的合成中，为了加快主反应的速度，往往需要加入催化剂，常用的催化剂有叔胺和有机锡两类，叔胺类有三乙烯二胺、三乙胺、三甲基苄胺、二甲基乙醇胺、吗啡啉等，其中以三乙烯二胺最重要；有机锡类有辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡等。
此外，还有有机汞、铜、铅和铁类，以有机铅、汞最为重要，如辛酸铅和乙酸苯汞等。
有机二元酸，如己二酸、壬二酸可作为聚醚型聚氨酯浇注橡胶的催化剂。
胺类催化剂多用于泡沫配方中的成泡反应，在聚醚体系中，胺和锡类催化剂并用可获得最佳的泡孔结构。
有机锡类催化剂通常催化HO和NCO反应过程，可避免OH的副反应，该类催化剂除提高总的反应速率外，还能使高分子质量多元醇与低分子质量多元醇的反应活性趋于一致，从而使制得的预聚物具有较窄的分子质量分布和较低的粘度。
使用催化剂对弹性体最终制品的性能是有不良影响的，主要影响高温性能和耐水解性。
阻聚剂以酸类、酰氯类使用较多，酸类使用最多的氯化氢气体，酰氯类有苯甲酰氯、己二酰氯等。
1.2 扩链剂和扩链交联剂在聚氨酯弹性体的合成中，扩链剂是指链增长反应必不可少的二元醇类和二元胺类化合物；而扩链交联剂指的是既参与链增长反应，又能在链节间形成交联点的化合物，如三元醇和四元醇类、烯丙基醚二醇等。
浇注型聚氨酯弹性体除烯丙基醚二醇不适用外，其他扩链或扩链交联剂都可以使用，热塑性聚氨酯弹性体仅使用二醇类；混炼型聚氨酯弹性体既可使用二醇也可用烯丙基醚二醇类。
一般低分子质量的脂肪族二元醇和芳香族二元醇都可以作为扩链剂，脂肪族二元醇有乙二醇、丁二醇和己二醇等，其中最重要的是1，4-丁二醇（BDO），在制备热塑性聚氨酯时用得最多，它不仅起扩链作用，还可调整制品硬度。
在芳香族二元醇中，较重要的是对苯二酚二羟乙基醚（HQEE），其结构式是：它能提高聚氨酯弹性体的刚性和热稳定性；另一种芳族二醇是间苯二酚二羟乙基醚（HER），它能最大限度地维持弹性体的持久性、弹性和可塑性，而同时又可将收缩率限制到最小。
全面,详细的PU基本知识
聚氨酯基本常识一、聚氨酯基础知识聚氨酯树脂制成的产品有泡沫塑料、弹性体、涂料、胶粘剂、纤维、合成皮革、铺面材料等到品种。
广泛用于机电、船舶、航空、车辆、土木建筑、轻工业以及纺织等领域。
（一）PU制品的基本组成：生产聚氨酯（PU）制品，其所用的原材料按性质、功能来分，可分为如下几个组份：组份一：异氰酸酯（盐）类—此类原料是PU树脂主要原料之一。
其官能团为：—NCO（即为异氰酸酯基），此类原料中一般在其分子结构中有两个或两个以上的—NCO基。
常用的原料有：MDI、PAPI、TDI三种。
特殊的：HDI（1，6—己二异氰酸酯），IPDI（异佛尔酮二异氰酸酯），H12MDI（二环己基甲烷二异氰酸酯），HTDI （甲基环己基二异氰酸酯）。
XDI（苯二亚甲基二异氰酸酯），NDI（萘—1，5—二异氰酸酯）。
改性的异氰酸酯类：是指过量的异氰酸酯与含活泼氢类化合物反应，生成末端是—NCO的预聚物。
如液化MDI（碳化二亚胺改性MDI），鞋底原液B料（聚酯多元醇改性MDI），弹性体所用的预聚物等。
组份二：活泼氢类——此类原料是PU树脂主要原料之一。
一般在其分子结构中有两个或两个以上的羟基（—OH）或胺基（—NH2）等。
常用的有：聚酯多元醇，聚醚多元醇，二元醇（EG，BDO，1，6—HDO，PG等），MOCA，TMP，HQEE，水等组份三：溶剂类—此类原料量大，在合成中不参与反应。
常用的有：DMF，MEK，TOL，ETAC，CY，二甲苯，汽油，水等。
组份四：助剂类—此类原料量少，但对制品的品质影响很大，同时其种类很多，根据其作用来分有：催化剂：有机锡类（DBTDL，辛酸亚锡），叔胺类（三亚乙基三胺，三乙醇胺，三乙胺等）表面活性剂：改善制品内部或表面性质。
如硅油匀泡剂（DC—193，DC—5043），DS—80，OT—70等。
抗氧化剂：防止制品在制作过程中，被空气氧化发生颜色变化。
常用的是BHT，I—1010等。
着色剂：分无机和有机颜料，常将颜料与多元醇研磨成糊状物——色浆或色膏，有红、黄、绿、蓝、黑五种颜色。
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1 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 2
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 3
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 CPU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 OHOHR+NCOOCNR
1
NCOR1OCNR1NHNHOOCCOO
R
NCOR1OCNR1NHNHOOCCOOROHOH
R
2+ 4
③ 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
OCNHR
1
OCORO
OCNHR1NHOCOOR2NH 5 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