浇注型聚氨酯复习课程
浇注型聚氨酯
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。
聚氨酯知识点公开课一等奖优质课大赛微课获奖课件
醇酸树脂而价格又比聚氨酯廉价场合,如地板漆,甲板漆, 设备防锈漆等。
第四章 聚氨酯树脂
11
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2、制备 普通投料NCO/OH百分比在之间,太高则成品不稳定,
酯。
因此,在制漆时温度应在100度下列,以免凝胶。另一方面这种聚氨酯漆 经烧烤后,交联密度高,比常温固化漆膜性能好,就是为除了有氨酯键以外尚有 脲基甲酸酯键。
5)与脲反应,生成缩二脲,具有优良性能。 6)异氰酸酯,能与羧酸反应形成酰胺,还能与酰胺反应生成酰基脲。 7)自身聚合,芳香族异氰酸酯聚合成二聚体,脂肪族异氰酸酯形成三聚体 ,芳香族和脂及族混合物也能聚合成三聚体,具有快干,不泛黄,耐高温等特色 。
较少
2.0-8.0
优秀
约1天
主要用途 地板漆
普通维护漆
第四章 聚氨酯树脂
电磁线漆 绝缘漆
地板漆、石油化工用涂料 金属防腐漆
各种用途
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二、氨酯油,氨酯油是先将干性油与多元醇进行酯化,再与 二异氰酸酯反应,以油脂中不饱各双键在空气中干燥(在催 干剂作用下)涂料。 1、性能及用途:
1)比醇酸树酯快干,硬度高,耐磨性好,抗水,抗碱, 这是由于氨酯键之间能够形成氢键。
第四章 聚氨酯树脂
第一节 聚氨酯概况 一、定义:聚氨酯漆是指在漆膜中含有相称数量氨酯键涂 料
聚氨酯漆所用原料是聚氨酯树脂,聚氨酯树脂是由 多异氰酸酯与多元醇等含有活性氢原子和基团反应而成。 在实际生产中惯用是二异氰酸酯,其结构下列:
O=C=N-R-N=C=O 其中NCO称为异氰酸酯基或异氰酸基,二异氰酸酯
聚氨酯材料及其应用 讲座(2)
聚氨酯弹性体加工方法多样,新技术新品种不断涌 现,其应用前景将十分广阔。
过氧化物硫化 混炼型 固体体系 全塑型 热塑型 半塑型 异氰酸酯硫化 硫磺硫化 模压、挤出、注射等加工 粉末加工 溶液加工 单组分 按组分分 双组分 胺交联 醇交联 加热硫化 按加热方法分 室温硫化 浇注加工 传递模加工 闭模加工 涂敷 ...... 模制品 模压成型 模制品
加工方法
(1)手工浇注 手工浇注适于生产批量小、品种多的小型制品, 是实验室和小型工厂较为常用的生产弹性体制件的 方法。一步法、预聚体或半预聚体法都可采用手工 浇注工艺。手工浇注简单灵活,成本也低,然而存 在搅拌不均问题,气泡也不易消除。 (2)机械浇注 浇注机配备自动计量泵和混合器,把预聚物脱 气后再与经严格计量的扩链剂同时输送到混合器中 混合均匀,浇注时液料经过混合器的浇口注入模具 中,经硫化即得制品。混合器可连续或间断运转。 并可使混合和注射动作同时进行。机械浇注可连续 和间歇进行,机械浇注生产效率高、产品质量稳定, 适合于大批量及中大型制品的生产。
107.1 109 103.3 104.2 103.8 104
Endurance Test
Air Pressure (psi) Ambient Temp (EF) Test Load (lbs) Actual Load (lbs) Test Speed (mph) Check Time Test Miles Test Cycle Hrs Total Hrs. 26/26 95.8 937 937 0 11:35 0 0 0 95.9 937 937 50 15:35 200 4 4 91.4 992 992 50 21:35 500 6 10 28 93.9 1,102 1,102 50 22:35 1,700 24 34
聚氨酯硬泡培训
PU泡沫的反应模式
多元醇化合物
水和(或)液体发泡剂 催化剂 添加剂
多异氰酸酯
计量、
预混
计量
混合 聚氨酯泡沫
多 元 醇: 聚醚多元醇,聚酯多元醇 发 泡 剂:CFC11, HCFC141b, HFC134a,戊烷, CO2 等 催 化 剂:叔胺类及金属盐类 添 加 剂:颜料,填料,链交联剂,表面活性剂等
•重量轻 •绝热效果好 •机械强度高 •易成型 •粘接性能好
•冰箱保温材料 •建筑用夹芯板 •冷冻集装箱 •管道绝热层 •喷涂泡沫 •块状绝热泡沫
聚氨酯与其他保温材料之比较
60 mW/mK 50
导热系数
40
30
20
10
0 聚氨酯 可发苯 软木板 岩棉
40 mm 35 30 25 20 15 10 5 0 玻纤
编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
产品代号 SD-BH25 SD-LH25 SD-NH35 SD-PH25 SD-TH50 SD-FH100 SD-BS10 SD-TX500 SD-GH50 SD-JH50
产品用途 热水器、消毒柜、热水炉、恒温检测仪器等制热保温类
冰箱、冷柜、冷藏柜、冷库板等制冷保温类 管道、容器等高温内垫介质物料的保温及建筑空调风板类
硬铝-硬泡夹层结构还应用于军事的厢式车辆,如移动 通讯用的电子方舱,在恶劣的气候条件下可以保证通讯正 常,也改善了操作人员的工作环境。
五、减震器材
随着国防工业的发展,为了确保各种电子仪器装置的可靠性 和使用寿命,需要与产生振动和冲击的环境隔离,如噪音、机械 振动、外来冲击等。因此良好的减振和阻尼材料特别受到国防军 事工业的重视。
•
17、儿童是中心,教育的措施便围绕 他们而 组织起 来。上 午10时51分0秒 上午10时51分 10:51:0021.7.11
浇注型聚氨酯物理机械性能
浇注型聚氨酯物理机械性能热塑型聚氨酯物理机械性能孔用YX型聚氨酯密封圈本产品适用于各种作往复运动的机械设备,在温度为-30~+80℃的矿物油,≤70℃的水以及气体介质中起密封作用,使用压力≤320kg/cm2梅花型联轴器弹性圈产品用途:梅花型弹性联轴器是一种先进的轴联接装置。
广泛应用于轧钢、起重、锻压、石油等大型设备,和其它各种机械设备的传动轴端联接。
产品特性:配套联轴器代号:ML、MLL扭矩:22.5~25000N.M.制品硬度:邵氏90±5A脆性温度:-50℃磨耗:<0.05cm3/1.61KM梅花型弹性联轴器简介:本联轴器已列为国家标准化GB5272 85适用于各种机械联接两同心轴的转动,具有较大的补偿两轴相对偏移、缓冲、减震、耐油、耐空气老化、耐磨等性能、结构合理、维修方便、零件少、第三适应性强、使用寿命长等特点。
工作湿度为-35~80℃,短时工作温度可达100℃,传递公称扭矩为16-25000N.m。
中间弹性件可根据使用要求选用各种硬度的聚氨脂橡胶、铸型尼龙弹性体等材料。
半联轴器采用精密铸造,铸钢ZG35II,轴孔和键槽采用拉制成型。
轴孔型式有园柱形(Y),园锥形(Z)和短园柱形(J)。
轴孔和键槽的型式和尺寸按国家标准GB3852-83《联轴器轴孔和键槽型式及尺寸》的规定加工。
本标准联轴器,我厂已批量生产,保质保量,价格合理,为满足各种机械产品的更新改造和引进设备备件需要,我厂可按国家标准提供品种规格齐全的梅花型弹性联轴器。
聚氨酯密封圈使用保管1.本产品适用于各种作往复运动机械设备的液压系统以及气体介质的密封。
2.使用温度:-30~+80℃的矿物油,≤70的水。
3.使用压力:≤320kg/cm2,最好60kg/cm2以上,压力低产品唇口张不开,起不到密封作用。
4.使用介质中不能含有任何杂质,否则影响密封效果。
5.在贮存时,要放置平整,切勿重压,以免变形。
库房内温度应保持在-15~+35℃之间,相对湿度保持在50-80%之间,避免阳光直射。
聚氨酯基础培训
地坑选址应在厂区僻静处,并在主导风的下风侧,距一般厂房20m,距民用点 30m。地坑周边用铁栅栏与外界隔离。 现场应配置干粉或泡沫灭火器材。
槽车向地罐注料时应先对地罐泄压,注料流速控制在1m/s左右,不宜超过 3m/s,以避免产生过多静电,并在注料前使槽车与地罐接地网连接。
产品种类
墙面板:厚度:50 60 75 90 100 屋面板:厚度:50 60 75 90 100 冷库板:厚度:50 75 100 150 200 大波纹板: 50 75
用途 应用领域类似于硬质聚醚型聚氨酯泡沫塑料,当制品对强度、耐温性要 求较高时,用聚酯型硬泡较为合适。如雷达天线罩的夹层材料,飞机、 船舶上的三层结构材料,电器、仪表、设备的隔热材料和防震包装材料。
目前应用最广、产量最大的是有:甲苯二异氰酸酯(Toluene Diisocyanate,简 称TDI);二苯基甲烷二异氰酸酯(Methylenediphenyl Diisocyanate,简称 MDI)。 甲苯二异氰酸酯(TDI)为无色有强烈刺鼻味的液体,沸点251°C,比重 1.22,遇光变黑,对皮肤、眼睛有强烈刺激作用,并可引起湿疹与支气管哮喘, 主要用于聚氨酯泡沫塑料、涂料、合成橡胶、绝缘漆、粘合剂等。根据其成分, 甲苯二异氰酸酯属含氮基的有机化合物。 二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)分为纯MDI和粗MDI。纯MDI常温下为白色 固体,加热时有刺激臭味,沸点196°C,主要用于聚氨酯硬泡沫塑料、合成纤 维、合成橡胶、合成革、粘合剂等。根据其成分,纯二苯基甲烷二异氰酸酯也属 含氮基的有机化合物。 还有非黄变型的HDI
主要用于冷库、冷罐、管道等部门作绝缘保温保冷材料,高层建筑、航空、汽 车等部门做结构材料起保温隔音和轻量化的作用。超低密度的硬泡可做防震包 装材料及船体夹层的填充材料。
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。
聚氨脂防水做法讲课教案
聚氨脂防水做法聚氨脂防水做法2.1 材料及要求2.1.1 聚氨酯防水涂料,应具有出厂合格证及厂家产品的认证文件,并复验以下技术性能。
聚氨酯防水涂料,以甲组份及乙组份桶装出厂;甲组份:异氰酸基含量以3.5±0.2%为宜。
乙组份:羟基含量以0.7±0.1%为宜。
两组份材料应分别保管,存放在室内通风干燥处,贮期甲组份为6个月,乙组份为12个月,使用时甲组份和乙组份料按1∶1的比例配合,形成聚氨酯防水涂料,技术性能指标如下:固体含量:≥93%抗拉强度:≥0.6MPa延伸率:≥300%低温柔度:在-20℃绕φ20mm圆棒无裂纹耐热度: 80℃不流淌不透水性: >0.2MPa干燥时间: 1~6h2.1.2 辅助材料:2.1.2.1 磷酸:用于做缓凝剂2.1.2.2 二月桂酸二丁基锡:用于做促凝剂。
2.1.2.3 二甲苯或醋酸乙酯:用于稀释和清洗工具。
2.1.2.4 水泥、325号普通硅酸盐水泥,用于配制水泥砂浆抹保护层。
2.1.2.5 中砂:圆粒中砂,粒径2~3mm,含泥量不大于3%;用于配制水泥砂浆抹防护层。
2.2 主要机具:2.2.1 电动机具:电动搅拌器。
2.2.2 手用工具:搅拌桶、小铁桶、小平铲、塑料或橡胶刮板、滚动刷、毛刷、弹簧秤、消防器材等。
2.3 作业条件:2.3.1 地下防水层聚氨酯防水涂料冷作业施工,在地下水位较高的条件下涂刷防水层前,应先降低地下水位,做好排水处理,使地下水位降至防水层操作标高以下300mm,并保持到防水层施工完。
2.3.2 涂刷防水层的基层应按设计抹好找平层,要求抹平、压光、坚实平整,不起砂,含水率低于9%,阴阳角处应抹成圆弧角。
2.3.3 涂刷防水层前应将涂刷面上的尘土、杂物,残留的灰浆硬块,有突出的部分处理、清扫干净。
2.3.4 涂刷聚氨酯不得在淋雨的条件下施工,施工的环境温度不应低于5℃,操作时严禁烟火。
3.1 工艺流程:基层清理→涂刷底胶→涂膜防水层施工→做保护层3.2 基层处理:涂刷防水层施工前,先将基层表面的杂物、砂浆硬块等清扫干净,并用干净的湿布擦一次,经检查基层无不平、空裂,起砂等缺陷,方可进行下道工序。
聚氨酯的课程设计
聚氨酯的课程设计一、教学目标本课程旨在通过学习聚氨酯的相关知识,让学生掌握聚氨酯的基本概念、性质、制备方法和应用领域。
具体目标如下:1.知识目标:a.了解聚氨酯的定义、结构特点和分类;b.掌握聚氨酯的制备方法,包括异氰酸酯的制备、聚氨酯泡沫的制备等;c.了解聚氨酯的应用领域,如家具、建筑、汽车等。
2.技能目标:a.能够运用所学知识分析和解决实际问题;b.具备一定的实验操作能力和实验数据分析能力;c.能够查阅相关文献,进行自主学习。
3.情感态度价值观目标:a.培养学生的科学素养,激发对化学学科的兴趣;b.培养学生团队合作、积极探究的精神;c.培养学生关注社会、关注环保的意识。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个方面:1.聚氨酯的基本概念、结构和分类;2.聚氨酯的制备方法,包括异氰酸酯的制备、聚氨酯泡沫的制备等;3.聚氨酯的性能及应用领域,如家具、建筑、汽车等;4.聚氨酯的实验操作及数据处理。
三、教学方法为了提高教学效果,本课程将采用多种教学方法,如:1.讲授法:讲解聚氨酯的基本概念、结构和分类,以及制备方法和应用领域;2.讨论法:引导学生针对聚氨酯的性质、制备方法和应用进行探讨,提高学生的思考能力;3.案例分析法:分析实际案例,让学生了解聚氨酯在生产生活中的应用;4.实验法:进行聚氨酯的制备实验,培养学生的实验操作能力和实验数据分析能力。
四、教学资源为了保证教学质量,我们将准备以下教学资源:1.教材:选用权威、实用的教材,为学生提供系统的学习资料;2.参考书:提供相关领域的参考书籍,丰富学生的知识体系;3.多媒体资料:制作精美的PPT,直观展示聚氨酯的结构、制备过程等;4.实验设备:准备齐全的实验设备,确保实验教学的顺利进行。
五、教学评估本课程的评估方式包括以下几个方面:1.平时表现:评估学生的课堂参与度、提问回答、小组讨论等,以考察学生的学习态度和积极性。
2.作业:布置适量的作业,评估学生的理解和应用能力,以及按时完成作业的情况。
聚氨酯Polyurethane U 培训
SPC 1030 防水料
聚脲防水喷涂 ➢双组份
➢防水,防火耐高温,防腐,耐磨
➢主要施工方法是用机器喷涂
➢包装:220 kg drum
SPC 1031 弹性体
聚氨酯弹性体英文:PU Elastomer
聚氨酯弹性体是一种高分子材料,主要分为: ➢浇注型聚氨酯弹性体(简称CPU)
➢塑型聚氨酯弹性体(简称TPU)
SPC 1014 仿木料
➢ 对于生产仿木雕花家具,床头部件,尤其是些华贵典雅的的工艺装饰品一般不 使用金属模具,因为金属模具笨重,操作不便,而且表面效果较差,制作更新 模具费用高,耗时长。
➢ 树脂模具具备翻模速度快,工艺简单翻模木纹纹理清晰,图案逼真的特点,能 很好的适应市场需要,有利于及时推出新产品。
➢ 根据实际经验,制作花纹细腻模具的材料最好是硅树脂,环氧树脂材质的模具 也可。利用硅树脂模具生产仿木材料,成型好,还无需喷施脱模剂。
SPC 1030 防水料
聚氨酯防水涂料 ➢单组份,有红、绿、黑、灰四种颜色
➢实干时间:20小时
➢现在国内施工方法主要是刮涂和滚涂,不建议喷涂
➢包装:20 kg or 25 kg barrel,200 kg drum.
多元醇的分类
➢ 聚酯多元醇:普通聚酯多元醇,特种聚酯多元醇
➢ 聚醚多元醇:普通聚醚多元醇,特种聚醚多元醇,组合聚醚多元醇
➢ 其它多元醇
原料对成品的影响
➢ 多元醇(polyol, 一般指聚醚多元醇,也称为白料、A料) 异氰酸酯(isocyanate, 也称为黑料、B料)
➢ 双组份聚氨酯反应中,白料过量时,泡体反应速度增快,孔细,成品泡沫密度 低,比强度降低,偏软收缩。
冰箱、冷柜, 太阳能锅炉、热水器, 石油输送管道及热水输送管道等。
Polyurethane聚氨酯的浇注工艺
P o l y u r e t h a n e聚氨酯的浇注工艺-标准化文件发布号:(9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KIIChapter 3第三篇Mixing and Casting Polyurethane搅拌和聚氨酯的浇注This chapter is divided into two parts:Basic mixing and castingBackground to mixing and casting这一篇分为两部分:搅拌和浇注的基本知识;搅拌和浇注的背景。
The first part covers the steps and equipment required for making a polyurethane part; the second covers more detailed aspects of the process.第一部分涵盖了制造聚氨酯件的步骤和设备要求,第二部分涵盖了聚氨酯工艺的更多的细节方面的内容。
3.1 Basic Mixing and Casting搅拌和浇注的基本知识There are two basic ways to mix polyurethane:Machine processingManually这里有两个基本的搅拌聚氨酯的方法:机器搅拌工艺和人工操作。
Note: Before any handling of polyurethane chemicals or equipment, all staff and makers must be familiar with the occupational Health and Safety requirements for the use of chemicals and machinery as well as all local rules and regulations. Copies of the relevant Material Safety Data Sheets(MSDSs)must be studied and adhered to. Chapter 14 discusses the subject of health and safety in more detail.注意:在进行聚氨酯的化学试剂或设备的使用前,所有的员工及生产商必须对使用这些化学制品及设备像了解本地政策及习俗一样的熟悉。
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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 O O③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。