第九章聚氨酯

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聚氨酯PU

叔胺类催化剂金属有机化合物
阻燃剂
其它配合剂
抗氧剂紫外线吸收剂
着色剂增塑剂
概述、聚氨酯的主要原料-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。DI常用于软质PUR泡沫制品
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。
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。
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。
概述、聚氨酯的主要原料-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。
书》后，有关氟氯烃(CFC)发泡剂的替代问题，经10多年的研究，已取得显著进展。
概述-聚氨酯的主要原料脂肪族
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

聚氨酯及其特点

聚氨酯及其特点聚氨酯及其特点00聚氨酯及其特点1．聚氨酯聚氨酯是一类含有重复的氨基甲酸酯链段的高分子化合物。

应当注意的是，它是一大类聚合物的统称。

它是由含有-NCO基团的异氰酸酯与含有活泼氢的化合物反应的产物。

利用这类反应可以得到的产品有聚氨酯软泡(俗称海绵)、硬泡、弹性体、微孔泡沫、自结皮泡沫、黏合剂、涂料、纤维等。

这些产品的应用领域涉足工业、农业、日常生活、国防等国民经济及军事等各领域。

就其应用的广泛程度及其应用的跨度而言，几乎没有另外一种合成材料能与之相提并论。

这些都离不开其独特的制造方法和优异的物理性能以及合理的经济指标，这对于其迅速的发展速度起到极大地推动作用。

我国的聚氨酯工业虽然比较发达国家而言，起步很晚，但是增长速度之快已经令世界震惊。

在近20年间，其平均增长速度超过了12％，有的品种则达到了20％以上。

在建筑行业的应用也取得了惊人的进展，尤其是在建筑的保温方面，近年来已成为了重要的并广为人知的材料。

2．聚氨酯泡沫--其应用如何氨酯泡沫是聚氨酯大类中，最为重要的子项之一，也是聚氨酯中最主要的品种。

聚氨酯泡沫又可分作诸多子项，但一般分作硬质泡沫(简称"硬泡")，软质泡沫(简称"软泡")和半硬质泡沫。

其中硬泡是建筑领域最为重要的一种材料，它是一种具有一定刚性的泡沫塑料严品，其主要用于保温、充填和隔声等。

在保温方面的应用有：冰箱、热水器、太阳能、水箱、建筑屋面、冷库、活动板房、冷藏车、保温集装箱、粮库保温、啤酒罐体及桶类、城市集中供热管道、化工管、罐类、船舶等。

在充填方面的应用有：防盗门及车库门内夹层的充填，建筑物穿壁管、线的封堵，雷达天线罩，矿井封闭，隧道的防水渗透及顶板加固材料等。

用于隔声方面有：大型建'筑物，如会议厅、游泳馆，剧场等天花板，机车顶部的吸声等。

软．泡是一类柔性聚氨酯泡沫、其品种主要有大块软泡(俗称"海绵")、高回弹软泡、自结皮泡沫以及热模塑软泡。

聚氨酯PPT

➢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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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。
➢PU（合成革）
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谢谢！
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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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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
聚氨酯的性能及其工酯简介 ➢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。

9.聚氨酯

七：工业用材料
聚氨酯也是不可缺少的工业用材料。例如，通过分子设计使磨耗强度达到最佳的弹性体，被应用于复印机和打印机及造纸、电镀等用辊筒，并被制成各种用途的带、管、片及薄膜材料。其加工技术的开发也十分活跃。另外, 工技术的开发也十分活跃。另外,聚氨酯泡沫具有优良的隔热效果及耐久性，在储罐和地面储罐设施中作为保温材得到应用。聚氨酯粘结剂应用于木屑板及中密度板等木质纤维板生产，能避免在家庭内装潢时有甲醛释放而日益受到重视。
六：土木建筑
在建筑/ 在建筑/土木领域中聚氨酯也展示着其特性。住宅用硬质泡沫，作为最佳的隔热材料，应用于墙体、地坪及屋顶等方面，大幅减少冷暖气供应负荷，顺应节能要求。聚氨酯涂料也因其具有优良的耐侯性，被用于住宅装修用外墙涂料。此外，运用其防水性、耐药品性及适当的弹性，聚氨酯涂料作为医院、体育馆等建筑的地坪涂料，高层建筑和桥梁等的防腐涂料。聚氨酯还作为枕木和铁轨间的缓冲材、建筑物屋顶等的防水· 物屋顶等的防水·密封材及木质移动住宅用粘合剂被广泛应用。并应用于全天候跑道和高尔夫球场的施工。
⒈ 合成聚氨酯的原料合成聚氨酯的原料是二异氰酸酯和端羟基化合物。 ⑴ 二异氰酸酯重要的有
CH3 NCO NCO
甲苯-2,4-二异氰酸酯二异氰酸酯(TDI) 甲苯二异氰酸酯甲苯-2,6-二异氰酸酯二异氰酸酯(TDI) 甲苯二异氰酸酯 OCN CH3 NCO
O C N
Байду номын сангаас
CH2
N C O
软质聚氨酯泡沫塑料
发泡方式：间歇式，箱体法，连续式块料法及模塑法; 法及模塑法;其中连续式块料法又分为圆顶发泡法，卧式平顶发泡法及立式发泡法生产工艺：多采用一步法，有时亦采用两步法实例：聚异氰脲酸酯泡沫塑料改性异氰脲酸酯泡沫塑料

第9章聚氨酯弹性纤维

2. 包芯纱：以聚氨酯弹性纤维为芯纱，外包
一种或几种非弹力短纤维纺成的纱线。芯层提供优良的弹性，外围纤维提供所需要的表面特征。例如棉包芯纱，除了弹性好以外，还保持了一般棉纱的手感和外观，其织物具有棉布的风格手感和性能，可以制出多种棉型织物；
包芯纱是聚氨酯弹交联的二异氰酸酯组成，虽然链段短，但由于含有多种极性基团，分子间的氢键和结晶性起着大分子链间的交联作用，可为软链段的大幅度伸长和回弹提供必要的结点条件(阻止分子间的相对滑移)，还可赋予纤维一定的强度。
软硬链段镶嵌共存的结构赋予聚氨酯纤维的高弹性和强度的统一。
3.包覆纱：又称包缠纱。以聚氨酯弹性纤维为芯，用合成纤维长丝或纱线以螺旋形的方式对其予以包覆而形成的弹力纱。手感比较硬挺，纱线较粗，织造的面料比较厚实。
4、合捻纱：又称合股纱。它是在对聚氨酯弹性纤维牵伸的同时，与其它无弹性的两根纱并合加捻而成。如果使这种纱线退捻，在使张力减弱的同时对整个纱线施加较轻的冲击，使各纱线间相对移动达稳定状态，最后导致弹性纤维进入纱芯中，其它无弹性的纱成为外包层，合捻纱结构得以稳定。用这种方法也可以生产各种花式捻线或三合一的合捻纱。多用于织造粗厚织物，如弹力劳动布、弹力单面华达呢等。
第九章聚氨酯弹性纤维
聚氨酯弹性纤维是一种以聚氨基甲酸酯为主要成分的嵌段共聚物纤维，简称氨纶。大分子由软链段和硬链段组成．
1958 年美国杜邦（Du Pont）公司也研制出这种纤维，并实现了工业化生产。最初的商品名为斯潘德克斯（Spandex），后来更名为莱卡（Lycra），意为像橡胶一样的纤维。
世界聚氨酯弹性纤维产量 (kt)
年份产量
1985 1990 1995 1996 1998 2000 2002 2005 25 38 60 100 120 180 240 248

聚氨酯

R1
R2
R1
R3X
N—R —NHCONH
NHCONH—R—N
R2
R2
R1
R1
N+—R —NHCONH R2
R3X-
NHCONH—R—N + R2
R3X -
与含羟基的季铵盐直接反应
OCN
R1 NCO + HO—N —OH
R2X R1
NHC(O)O— N —OC (O)NH
R2X
以多乙烯多胺为链增长剂，在环氧氯丙烷与酸同时存在下生成
表2 制备聚氨酯用不同醇的特性
➢扩链剂扩链剂为脂肪族多元醇和多元胺。胺类扩链剂反应活性高，毒性大。常用的多元醇：脂肪族多元醇，如1,4一丁二醇、新戊二醇。常用的胺类扩链剂：脂肪族和脂环族二胺或三胺、胺封端的聚醚、肼和它的衍生物。
含芳环的二醇与脂肪族二元醇扩链的ＰＵ比有较好的强度。二元胺扩链剂能形成脲键,脲键的极性比氨酯键强,因而二元胺扩链的ＰＵ比二元醇扩链的ＰＵ具有较高的机械强度、模量、粘附性和耐热性,并且还有较好的低温性能。
在聚醚或聚酯多元醇中，侧基越小，醚基或酯键之间的亚甲基数量越多，即链段越规整，则聚氨酯的结晶性越高，软段越倾向于与硬段相分离，使得聚氨酯产品具有较高的机械强度和粘接强度。
软段多元醇的相对分子质量对聚氨酯的力学性能影响
一般来说，假定聚氨酯相对分子质量相同，其软段若为聚酯，则聚氨酯的强度随聚酯二醇相对分子质量的增加而提高；若软段为聚醚，则聚氨酯的强度随聚醚二醇的相对分子质量的增加而下降。
内交联的引入方法有以下两种: 予聚体合成时引入三维结构,用量很少水中扩链时使用三元胺扩链
由于亲水基因本身不能参与反应,并且三维结构的引入易导致凝胶发生,所以此法有很大局限,但国内外都有批量商品生产。自交联该方法是在水性ＰＵ合成时引入可交联基团

第九章聚氨酯弹性纤维

氧化乙烯的聚合是采用环氧乙烷为原料，在水和碱催化剂的存在下进行的，即：
由于聚氧丙烯比聚氧乙烯多了一个侧甲基，所以它的疏水性稍好。 3．聚酯二醇的合成聚酯二醇也组成是聚氨酯中的软链段之一。常用的合成聚氨酯的聚酯二醇有：聚己二酸乙二醇酯、聚己二酸乙二醇丙二醇酯、聚己二酸丁二醇酯等。合成聚酯二醇常用的二元羧酸有己二酸、苯二甲酸等，常用的二元醇有 1,4-丁二醇、 1,6-己二醇，乙二醇、1,2 丙二醇等。也可以采用混合二元醇，如乙二醇和 1,2 丙二醇的混合物。二元醇和二元羧酸在加热条件下，缩聚生成聚酯二醇和水。聚酯合成反应通式如下：（n +1）HO-R-OH + n HOOC-R′-COOH —→
合捻纱多用于织造粗厚织物，如弹力劳动布、弹力单面华达呢等。优点是条干均匀、产品洁净。缺点是手感稍硬，弹力纤维有的露在外面，使染色时容易造成色差，一般不用于深色织物。
第二节聚氨酯的合成一、主要单体及合成 1.二异氰酸酯的合成生产聚氨酯弹性纤维一般选用芳香族二异氰酸酯，以满足硬链段的硬度。常用的芳香族二异氰酸酯有 4，4ˊ-二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）或 2，4-甲苯二异氰酸酯(TDI)。现以 4，4ˊ-二苯基甲烷二异氰酸酯为例，介绍其合成过程。 4，4ˊ-二苯基甲烷二异氰酸酯可以用苯胺与甲醛反应缩合，生成二苯基甲烷二胺，再将其光气化，得到粗 MDI，其反应原理如下：
部分年份的产量。
表 9-1 世界聚氨酯弹性纤维产量 (kt) 年份 1985 1990 1995 1996 1998 2000 产量 25 38 60 100 120 180
2002 240
2005 248
我国聚氨酯弹性纤维的开发较晚，但发展速度很快。在 20 世纪 80 年代末和 90 年代初先后从日本东洋纺公司引进技术设备，在烟台和连云港建成两个年产 300t 聚氨酯弹性纤维的氨纶厂。最近上述两厂经多次扩建，产量分别达到 3500t。 1998 年 Dupont 纤维（中国）有限公司与中国华源有限公司合资建成、并投产年生产能力 2500t 氨纶厂。2003 年、2004 年我国新投产氨纶企业 39 家，新增产能 15kt，国内氨纶企业已达六十多家。这种重复建设已导致产能过剩，随着通用氨纶品种价格跌至每吨 6 万元，氨纶告别了高利时代。

聚氨酯

聚氨酯基本理论知识一. 聚氨酯(polyurethane)大分子主链上含有许多氨基甲酸酯基：它由二（或多）异氰酸酯、二（或多）元醇与二（或多）元胺通过逐步聚合反应生成，除了氨基甲酸酯基(简称为氨酯基）外，大分子链上还往往含有醚基、酯基、脲基、酰胺基等基团，因此大分子间很容易生成氢键。

二.聚氨酯主要原料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N H C O O O C O O NH C ONH NH C O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（1）异氰酸酯基团数量1.异氰酸酯异氰酸酯（Isocyanate ）是一大类含有异氰酸基（—N=C=O ）的有机化合物。

异氰酸酯基由于其累积双键和碳原子两边的电负性很大的氮氧原子作用，使之具有很高的反应活性，能与绝大多数含活泼氢的物质发生反应。

常用的异氰酸酯主要有芳香族类和脂肪类两种。

⑴芳香族类的主要有：TDI （2, 4—甲苯二异氰酸酯或2, 6—甲苯二异氰酸酯）、MDI （二苯基甲烷- 4, 4’二异氰酸酯）、NDI （1,5—萘二异氰酸酯）、PAPI （多亚甲基多苯基多异氰酸酯）等；芳香族多异氰酸酯合成的聚氨酯树脂户外耐候性差，易黄变和粉化，属于“黄变性多异氰酸酯”，但价格低，来源方便，在我国应用广泛，如TDI 常用于室内涂层用树脂；聚氨酯树脂中90%以上属于芳香族多异氰酸酯。

与芳基相连的异氰酸酯基对水和羟基的活性比脂肪基异氰酸酯基团更活泼。

基于TDI 的聚氨酯由于高的苯环密度，其力学性能也较脂肪族多异氰酸酯的聚氨酯更为优异。

以下是一些常用的产品。

（1）甲苯二异氰酸酯（tolulene diisocyanate ，TDI ）甲苯二异氰酸酯是最早开发、应用最广、产量最大的二异氰酸酯单体；根据其两个异氰酸酯（—NCO ）基团在苯环上的位置不同，可分为2,4-甲苯二异氰酸酯（2,4-TDI,简称2,4-体）和2，6-甲苯二异氰酸酯（2,6-TDI ，2,6-体）。

聚氨酯

聚氨基甲酸酯百科名片编辑本段聚氨基甲酸酯拼音：jù ān jī jiǎ suān zhǐ前言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。

聚氨酯的结构英文名：polyurethane研发历史聚氨酯(简称TPU)是由多异氰酸酯和聚醚多元醇或聚酯多元醇或/及小分子多元醇、多元胺或水等扩链剂或交联剂等原料制成的聚合物。

通过改变原料种类及组成，可以大幅度地改变产品形态及其性能，得到从柔软到坚硬的最终产品。

聚氨酯制品形态有软质、半硬质及硬质泡沫塑料、弹性经过60多年的发展，聚氨酯已成为一种重要的合成树脂品种。

世界聚氨酯消耗量1999年估计达7.7Mt，2000年聚氨酯总产量达到8.5Mt。

近年来亚太地区成为世界聚氨酯工业发展最快的地区，而中国又是最具发展潜力的国家。

据估计，1998年聚氨酯制品总产量约为770kt(扣除溶剂后约为555kt)，2000年约为920kt，预计到2005年聚氨酯材料需求量将达1.4～1.5Mt。

生产技术20世纪40年代，德国Bayer实验室用二异氰酸酯及多元醇聚氨基甲酸酯为原料，制得了硬质泡沫塑料等聚氨酯样品。

美国于1946年起开展了硬质聚氨酯泡沫塑料的研究，产品用于飞机夹心板材部件。

1952年，Bayer公司报道了聚酯型软质聚氯酯泡沫塑料中试研究成果；1952～1954年，又开发连续方法生产聚酯型软质聚氨酯泡沫塑料技术，并开发了相应的生产设备；1961年，采用蒸气压较低的多异氰酸酯PAPI制备硬质聚氨酯泡沫塑料，提高了硬质制品的性能和减少了施工时的毒性，并应用于现场喷涂工艺，使硬质泡沫塑料的应用范围进一步扩大。

由于价格较低的聚醚多元醇在60年代的大量生产，以及一步法和连续法软泡生产工艺及设备的开发，聚氨酯软泡获得应用。

高分子材料概论-聚氨酯

聚氨酯胶粘剂主要内容：1 概述2聚氨酯的单体3 聚氨酯的合成工艺4 聚氨酯的固化和胶接机理5 API胶粘剂6 我校的聚氨酯胶粘剂概况1 概述1.1 基本概念从广义上讲聚氨酯胶粘剂包括异氰酸酯胶粘剂和聚氨基甲酸酯。

一般上，我们所说的聚氨酯胶粘剂指聚氨基甲酸酯胶粘剂，一般是体系中含有相当数量的氨基甲酸酯基及适量的异氰酸酯基的一类胶粘剂；异氰酸酯胶粘剂包括多异氰酸酯胶粘剂和异氰酸酯预聚体胶粘剂，指体系中含有相当数量的异氰酸基（—NCO）及适量的氨基甲酸酯基（—NHCOO），或直接使用单体多异氰酸酯作为胶粘剂的一类胶粘剂。

无论是异氰酸酯胶粘剂，还是聚氨基甲酸酯胶粘剂，都需要异氰酸酯单体。

异氰酸酯（Isocyanate）是一大类含有异氰酸基（—N=C=O）的有机化合物。

异氰酸酯基O的电负性很大的氮氧原子作用，使之具有很高的反应活性，能与绝大多数含活泼氢的物质发生反应，因此在化工领域得到许多应用，如反应中间物、接枝工具等。

氨基甲酸酯是异氰酸酯基和羟基反应的产物：1.2聚氨酯胶粘剂的发展与应用1849年德国化学家Wurts用烷基硫酸盐与氰酸钾进行复分解反应，首次合成了脂肪族异氰酸酯化合物；1850年德国化学家Hoffman用二苯基甲酰胺合成了苯基异氰酸酯；1884年，Hentschel用胺或胺盐与光气反应合成了异氰酸酯，成为工业上合成异氰酸酯的方法。

目前合成异氰酸酯的方法虽有27种之多，但是100多年来，工业化合成异氰酸酯的方法仍是伯胺光气法，其他的合成方法仍处于试验或中试阶段。

近年来硝基化合物和一氧化碳在高温高压催化下合成异氰酸酯的方法有望成为新的工业化合成方法。

1937年，德国化学家Bayer—聚氨酯工业的奠基人，与其同事发现异氰酸酯能与含活泼氢的化合物发生反应，如二异氰酸酯与二元胺反应能制成有强度的聚合物，从而奠定了聚氨酯化学基础，并首次利用异氰酸酯与多元醇化合物制得聚氨酯树脂。

第二次世界大战期间，德国拜耳公司用4，4'，4''—三苯基甲烷三异氰酸酯胶接金属和合成橡胶获得成功，应用于车用车辆的履带胶接上，使聚氨酯胶粘剂首次工业化。

第九章氨纶纤维

2 弹性
氨纶断裂伸长率通常在500％-700 ％．形变300％时的弹性回复率达95％以上，具有优良的耐疲劳性能和弹性回复率，在纺织、服装、生物医用材料等领域已获得广泛的应用.
氨纶由柔性链段和刚性链段交替组成，硬链段整齐排列,形成结晶,结晶状态的硬链段不易滑动,起结点作用.软链段分子链未受到外力作用时,成松弛状态,受到外力作用时, 由于分子链间作用力很小,产生伸长.当纤维伸长至200%时,软链段被拉直, 当去除外力时, 由软链段分子间作用力小,被拉伸的分子链回缩到松弛状态,表现出高弹性.
二醇化合物链段
氨基甲酸酯结构
脲基结构
脲基结构氨基甲酸二醇化合物链酯结构段
聚合物由脲基结构的硬链段通过氨基甲酸酯基(一 NHCO—O一)与软链段交替相接的大分子。在这类聚氨酯弹性体中，氨基甲酸酯自身仅起一种辅助性的连接作用。生成的“聚脲氨基甲酸酯”由于脲基间可形成很多较强的氢键结合，使聚合物有很高的强度、模量和耐磨性。由于一NH—CO—NH一基团耐热稳定性差，通常不能用熔体纺丝。
第九章聚氨酯弹性纤维
（Polyurethane elastic fiber，氨纶）
由二元醇与二异氰酸酯经聚合反应而得的嵌段共聚物，再经纺丝而成的纤维，是弹性纤维的典型代表。
1937年德国拜尔公司试制成功，1958年美国杜邦自行研制并工业化生产。1980年代后，得到快速发展。
一、合成反应
OCNRNCO + HO OH
二、聚集态结构
• 分子聚集态刚性链段形成的结晶区分布在柔性链段形成的无定形区之中。
交联点弹性段
(a) 化学交联“点作用”
(结晶区) (无序区)
硬链段
软链段

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。

聚氨酯简介 ppt课件

日本牌号为Sanxi
中国称氨纶
聚氨酯油漆
分为单组分油漆和双组分油漆其中双组分油漆当今世界性能最好的聚氨酯油漆大量用在小汽车、飞机、轮船方面。这种漆的保光性保色性很突出，适宜用于户外耐候的磁漆
聚氨酯涂料
聚氨酯涂料同金属和建筑材料联合牢实，又耐磨、耐油、耐气候老化，具有一定的弹性，可做成各种鲜艳色泽，所以聚氨酯涂料可代替油漆，非常耐用，是受人们欢迎的涂料，是很有发展前途的涂料。
• 任何高分子材料的性能均由其结构决定,聚氨酯结构包含化学结构和聚集结构
两方面。化学结构即分子链结构,是合成之初配方设计中需要着重考虑的因素 ;聚集结构是指大分子链段的堆积状态,受分子链结构、合成工艺、使用条件等的影响。具体有以下几方面的影响：
• 一、软段对性能的影响
聚氨酯弹性体的软链段主要影响材料的弹性,并对其低温性能和拉伸性能有显著的贡献。一般情况下聚酯型聚氨酯弹性体比聚醚型聚氨酯弹性体具有更好的物理机械性能,而聚醚型聚氨酯具有更好的耐水解性和低温柔顺性能。聚醚软段具有较低的玻璃化转变温度,因而低温使用范围更广。而聚醚或聚酯软链段的规整度都能提高其结晶度,因而可改善材料的抗撕裂性能和抗拉强度, 同时也能增加聚合物的滞后特性。
• 四、微相分离结构的影响
聚氨酯的特殊性能来源于其明显的微相分离结构,不同大分子链的硬段聚集成晶区,起到了物理交联的作用,提高了体系的强韧性、耐温性和耐磨性能。硬段微区与软段基质存在氢键等形式的结合,因此起到活性填料的作用,是材料强韧化的根源。影响聚氨酯微相分离的因素很多,包括软硬嵌段的极性、分子量、化学结构、组成配比、软硬段间相互作用倾向及热力史、样品合成方法等。相互分离的微相中也存在链段之间的混合,从而导致软段玻璃化温度的提高和硬段玻璃化温度的减小,缩小了材料的使用温度范围,并使材料耐热性能下降

第九章聚氨酯ppt课件

HO-( ROOCR′COO)n-R-OH + 2n H2O
（四）扩链剂
扩链剂是含有活泼氢原子的双官能团低分子量化合
化
认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“ 精准扶贫”项目
纤工
艺
学
第九章聚氨酯弹性纤维
物，大多数扩链剂选用二胺、二醇、肼等。二胺扩链剂有间苯二胺、乙二胺、1,2 -二氨基丙烷
线密度低：为22～4778dtex，最细的可达11dtex；强度高：湿态为0.35～0.88dN／tex，干态为0.5～ 0.9dN／tex，是橡胶丝的2～4倍。
化
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化
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第九章聚氨酯弹性纤维
（二）聚醚二醇的合成聚醚二醇是软链段之一，其相对分子质量越大聚合
物的极性越小，分子链越柔软，一般相对分子质量控制在1500～3500。常用聚醚二醇有：聚四氢呋喃醚二醇（又称聚四亚甲基醚二醇）、聚氧乙烯醚二醇、聚氧丙烯醚二醇等。
纤工
艺
学
第九章聚氨酯弹性纤维
第一步为预聚合，即用l摩尔的聚醚或聚酯与2摩的芳香二
异氰酸酯反应，生成分子两端含有异氰酸酯基(一
NCO)的预聚体。第二步采用扩链剂与预聚物继续反应
，生成相对分子质量为20000～50000的线型聚氨酯嵌

聚氨酯

聚氨酯聚氨酯（英语：Polyurethane，缩写为PU）是指主链中含有氨基甲酸酯特征单元的一类高分子。

这种高分子材料广泛用于黏合剂，涂层，低速轮胎，垫圈，车垫等工业领域。

聚氨酯是指具有氨基甲酸酯结构的高分子材料，生产反应见下图：聚氨酯属于反应型高分子材料，同类的塑料还包括：环氧树脂、不饱和聚酯、酚醛塑料。

其中的氨基甲酸酯基团是由异氰酸酯官能团-N=C=O和羟基-OH反应生成的。

聚氨酯是由聚亚氨脂和多元醇在催化剂和其它助剂存在下加成聚合反应而生成。

既然这样，聚亚氨酯是一个含有两个以上异氰酸官能团 R-(N=C=O)n ≥ 2的分子，而多元醇是一个含有两个以上羟基官能团 R'-(OH)n ≥2的分子. 反应产物是包含有氨基甲酸酯基 -RNHCOOR'-的聚合物. 异氰酸酯会和任何含有活泼氢离子的分子发生反应。

更重要的是，异氰酸酯会和水反应生成脲键并放出二氧化碳。

它们还会和聚醚胺反应生成聚脲。

商业制造时，液态异氰酸酯和包含多元醇、催化剂和其它助剂的混合物反应生成聚氨酯。

这两种组分即通常所指的聚氨酯配方体系。

北美称异氰酸酯为A组分，或叫“ISO”。

多元醇和其它助剂的混合物被称为B组分，或叫“POLY",这种混合物有时也被称作树脂或树脂混合物。

在欧洲，A 组分和B组分正好相反。

树脂混合的助剂可以包括链增长剂、交联剂、表面活性剂、阻燃剂、发泡剂、颜料和填料。

聚氨酯中第一个必不可少的的组分是异氰酸酯。

含有两个异氰酸酯官能团的分子叫二异氰酸酯。

这些分子也被称作单体，因为他们是用来生成含有三个以上异氰酸酯官能团的聚合异氰酸酯。

异氰酸酯可以分成芳香族的，如二苯甲烷二异氰酸酯（MDI)或甲苯二异氰酸酯（TDI)；还有脂肪族的，如六亚甲基二异氰酸酯（HDI）或异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI). 聚合的异氰酸酯如聚合二苯基甲烷二异氰酸酯,它是由含有二、三、四或更多异氰酸酯官能团（平均2.7个官能团）的分子混合组成的。

聚氨酯概况

聚氨酯概况一、聚氨酯定义聚氨酯：凡是在大分子主链中含有氨基甲酸酯基的聚合物称为聚氨基甲酸酯，简称聚氨酯。

分类：聚酯型聚氨酯; 聚醚型聚氨酯。

聚酯型聚氨酯：以异氰酸酯和端羟基聚酯为原料制备的聚酯称为聚酯型聚氨酯。

聚醚型聚氨酯：以异氰酸酯和端羟基聚醚为原料制备的聚氨酯。

二、聚氨酯生产常用原料简介己二酸（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1.360（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1.197（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1.23（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 1.2244（20/4℃），熔点19.5-21.5℃，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。

聚氨酯

聚氨酯一、简介聚氨酯（PU）是带有-NH-COO-特征基团的杂链聚合物，全名聚氨基甲酸酯，是氨基甲酸（NH2COOH）的酯类或碳酸的酯-酰胺衍生物。

聚氨酯可以使线型或体型的，据原料而定；制品隔热、耐油；应用广泛，可用于制造胶黏剂、涂料、（弹性）纤维、弹性体、软硬泡沫塑料、人造革等。

○1在当今世界的合成材料产品市场起着越来越重要的作用。

聚氨酯是于1937年由德国Otto Bayer 首先合成了第一个热塑性聚氨酯弹性体（TPU）。

在1950年前后，TPU作为纺织整理剂在欧洲出现，但大多为溶剂型产品用于干式涂层整理。

20世纪60年代，由于人们环保意识的增强和政府环保法规的出台，水系TPU涂层应运而生。

70年代以后，水系PU涂层迅速发展，PU 涂层织物已广泛应用。

80年代以来，TPU的研究和应用技术出现了突破性进展。

与国外相比，国内关于PU纺织品整理剂的研究较晚。

二、分类1.按物理形态分类可分为泡沫塑料、弹性体、涂料、胶黏剂、弹性（纤维）、人造革等。

2.按加工方法分类可分为浇注型、热塑型和混炼型三类。

3.按原料分类可分为聚酯型和聚醚型两类。

三、制备1.主要原料合成聚氨酯的起始原料是光气。

光气是活泼的酰氯，可与二元醇或二元胺反应，分别形成二氯代甲酸酯或二异氰酸酯。

COCl2+ HOROH → ClCOOROOCCl + 2HClCOCl2 + H2NRNH2 →OCN-R-NCO +2HCl这两种中间体分别再与二元胺或二元醇反应，就形成聚氨酯，也就成为两条合成技术路线。

由于二异氰酸酯与二元醇和二元胺的加成反应无副产物，故工业上多选用二（或多）异氰酸酯技术来合成聚氨酯。

（1）异氰酸酯聚氨酯由两种原料组成，一种是二（或多）异氰酸酯，起着硬段作用，常用的有2,4-或2,6-甲苯二异氰酸酯（TDI）、六亚甲基二异氰酸酯（MDI）、萘二异氰酸酯（NDI）等。

工业上应用的异氰酸酯，几乎99%是芳香族异氰酸酯。

（2）多元醇另一种是多元醇，起着软段作用。

聚氨酯培训课件

领域的应用将进一步扩大。
家电领域
03
随着人们对家居环境的要求提高，聚氨酯在家电领域的应用也
将逐渐增多。
07
聚氨酯的生产安全与环保
安全措施
严格遵守操作规程
完善设备维护制度
聚氨酯生产过程中，操作人员应严格遵守安全操作规程，避免因误操作引发的安全事故。
企业应建立完善的设备维护制度，确保生产设备的正常运转，防止因设备故障导致的安全问题。
缺点：反应温度和压力较高，设备要求严格。
半预聚体法
半预聚体法是先将多元醇和二异氰酸酯在催化剂存在下反应生成预聚体，然后将预聚体与扩链剂反应生成高聚物。这种方法结合了预聚体法和一步法的优点，既可以获得高分子量的聚氨酯，又可以在较低的温度和压力下进行反应。
优点：结合了预聚体法和一步法的优点，既可以获得高分子量的聚氨酯，又可以在较低的温度和压力下进行反应。
聚氨酯按其分子结构可分为热固性聚氨酯和热塑性聚氨酯两大类。热固性聚氨酯具有较高的强度、耐热性和耐磨性，通常用于制作硬质制品，如鞋底、泡沫材料等；热塑性聚氨酯则具有较好的韧性和弹性，通常用于制作软质制品，如衣物、皮革等。
聚氨酯的应用领域
聚氨酯广泛应用于建筑、汽车、航空航天、电子、医疗、纺织、石油化工等领域。在建筑领域中，聚氨酯可用于制作防水材料、保温材料、隔音材料等；在汽车领域中，聚氨酯可用于制作座椅、仪表板等内饰件；在航空航天领域中，聚氨酯可用于制作飞机外壳、卫星部件等。
抗冲击性能可以通过冲击试验进行评估，如落锤冲击试验、悬臂梁冲击试验等。
耐化学品性
聚氨酯材料对某些化学物质具有一定的耐受性，可以在一定浓度和温度下的化学环境下使用。
耐化学品性能取决于聚氨酯材料的化学结构、硬度、耐腐蚀剂的添加等。

聚氨酯

◎
预聚体或扩链后的聚合物进行交联, 生成交联结构的聚氨酯。
27
扩链反应扩链：分子量不高的聚合物, 通过末端活性基团的反应 (或其他方法)使分子相互连结而增大分子量的过程。相应的反应称为扩链反应。
扩链而生成高聚物。
28
●
用水扩链
O NCO 聚体
2OCN 预
+
H2O
OCN 取
NH 代
C 脲
(8)价格昂贵。
9
4.2 聚氨酯的合成原理
二异氰酸酯 + 二羟基化合物线型聚氨酯
二异氰酸酯 + 三羟基 or 四羟基化合物
体型聚氨酯
聚醚 or 聚酯型聚氨酯
二异氰酸酯 + 含游离羟基的低分子聚醚 or 聚酯
10
化学的角度：
● ●
异氰酸酯 + 含活泼氢的化合物异氰酸酯的自聚
11
4.2.1 异氰酸酯的分子结构与反应机理
◐
◐
二十世纪 50 年代，制造技术获得飞速发展，开始用于涂料工业
5
◐
二十世纪 50 年代末，我国开始研制 PU 涂料
◐
二十世纪 60 年代，我国开始生产 PU 涂料
6
聚氨酯涂料特点聚氨酯涂料： 50 余年的历史，品种、产量仍在不断发展。
◎ 用异氰酸酯或其反应产物为原料的涂料都统称为聚氨酯涂料。
NH 链节
NCO
+
CO2
●
用二元胺扩链：
O O R' NH C NH 取代脲链节 NCO NCO 聚体
2OCN 预
+
H2N R' NH2
OCN
NH C NH 取代脲链节

聚氨酯化学

短油醇酸树脂等）的交联固化。配漆时nNCO:nOH一般在1～1.05︰1。水性化多异氰酸酯用于水性羟基组分的交联，此时nNCO:nOH一般在1.2～1.6︰1。
异氰酸酯基和水的反应机理如下：
R N C O + H2O
HO
R N C OH
R NH2 + CO2
5
第五页，共111页
该反应是湿固化聚氨酯涂膜的主要反应，也用于合成缩二脲以及芳香族异氰酸酯基的低温扩链合成水性聚氨酯。脂肪族异氰酸酯基活性较低，低温下同水的反应活性较小。一般的聚氨酯化反应在50~100℃反应，水的分子量又小，微
/mPa.s 闪点/0C
T65
65.5±1 >99.5 6～7 <0.01 <0.01 <0.1 <50 1.22 246～247 约3 127
T80
79±1 >99.5 12～13 <0.01 <0.01 <0.1 <50 1.22 246～247 约3 127
T100
≥97.5 >99.5 >20 ≤0.01 ≤0.004 ≤0.01 20 1.22 251 3 127
聚氨酯化学
1
第一页，共111页
第一节概述 1937年，德国化学家Otto Bayer及其同事用二或多异氰酸酯和多羟基化合物通过聚加成反应合成了线形、支化或交联型聚合物，即聚氨酯，标志着聚氨酯的开发成功。其后的技术进步和产业化促进了聚氨酯科学和技术的快速发展。最初使用的是芳香族多异氰酸酯(甲苯二异氰酸酯),60年代以来，又陆续开发出了脂肪族多异氰酸酯。聚氨酯树脂在涂料、黏合剂及弹性体行业取得了广泛、重要的应用。
量的水就会造成体系中NCO基团的大量损耗，造成反应官能团的摩尔比变化，影响聚合度的提高，严重时导致凝胶，因此聚氨酯化反应原料、盛器和反应器必须做好干燥处理。