反应注射成型(RIM)聚氨酯特性与应用
聚氨酯化学与工艺反应注射成型(RIM)聚氨酯.pptx
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一寸光阴不可轻
目前聚氨酯RIM一般指两类材料，一类为密度较高从800到 1200千克每立方米以上的外皮密实、内芯气泡较少或基本无泡孔的聚 氨酯材料；另一类是密度在200千克每立方米以上的软质或硬质自结 皮聚氨酯泡沫塑料。
6.1 反应注射成型简介
反应注射成型又称反应注塑模制RIM(Reaction Injection Moulding)，是由分子量不大的齐聚物以液态形式进行计量，瞬间混 合的同时注入模具，而在模腔中迅速反应，材料分子量急骤增加，以 极快的速度生成含有新的特性基团结构的全新聚合物的工艺。
它是集液体输送、计量、冲击混合、快速反应和成型 同时进行为特征的、一步完成的全新加工新工艺，其加工简单、 快捷。
RIM加工技术的优点包括以下几点： ⑴RIM加工技术能量消耗低。它与传统热塑型合成材料加工成
型相比，由于加工时物料为低粘度液体状态，注模压力较低。
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一寸光阴不可轻
反应放热量大，模温较低，模具的夹持力较少，因此，其设 备和加工费用相对较低。尤其对大型制品的生产尤为突出。
(2)模具强度要求较低。物料呈液体状态注入模具，模腔内压较低， 模具承压能力较传统塑料成型模要低得多。
(3) 所用原料体系比较广泛。该项新工艺除了适用于聚氨酯、聚脲 材料的生产，同时还可以用于环氧树脂、尼龙、双环戊二烯、聚 酯等材料的加工成型。
(4)与传统塑料加工成型法相比，RIM工艺对制备大型制品、形状复杂制 品、薄壁制品更为有利，产品表面质量好，花纹图案清晰，重现性好。
(5)该工艺加工勿需普通塑料热塑成型所需的昂贵的热流道体系，设备费 仅为热塑型结构泡沫塑料成型设备的1/2～1/3，且生产出的制品无成 型应力、成型周期短、生产效率高，尤其对于大批量、大尺寸制品的 生产，生产成本的降低更为明显。
[工学]反应注射成型技术在聚氨酯材料合成中的研究与应用
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反应注射成型技术在聚氨酯材料合成中的研究与应用摘要：主要介绍反应型注射技术，以及在聚氨酯合成中的研究与应用，并对几种不同的类型的RIM-PU注射成型技术进行介绍关键词：反应型注射聚氨酯自增强1. 前言：反应注射成型，简称RIM( Reaction Injection Molding)，是将两种或两种以上具有反应性的液体组分在一定温度下注入模具型腔内，在其中直接生成聚合物的成型技术。
即将聚合与成型加工一体化，或者说，直接从单体得到制品的“ 一步法注射技术”。
和传统的热塑性注射成型 (TIM)不同，RIM是单体在模具中聚合而形成固体聚合物，而TIM是聚合物在模具中冷却才成型。
其它反应成型加工方法，如单体浇铸成型、热固性塑料的注射成型，虽然也是在形成部件的形状后完成聚合反应。
而在RIM中，单体和模具的温度没有很大的不同，而是靠基体激烈撞击混合来活化反应。
和各种聚合物加工方法相比RIM制品最节能，RIM 是目前聚合物加工领域中引人注目的新方向。
RIM技术可用于聚氨酯、硅橡胶、环氧树脂和尼龙的成型加工。
RIM聚氨酯发展尤为迅速，现已用于制造汽车内饰件、机器外壳和家具等。
汽车行业为了获得高模量的聚氨酯制品，又发展了增强反应注射成型(RRIM)。
聚氨酯(PU) 反应注射成型(RIM) 近年来发展十分迅速，其主要原料有 A料和B料。
A料通常为低分子量聚酯或聚醚，有时也加入其他添加剂。
B料为各种异氰酸酯，目前国内外常用二苯甲烷二异氰酸酯(MDI )或液化改性MDI (L—MDI)。
反应注射成型聚氨醋( RIM—PU) 是70年代初聚合物加工领域中研制开发的一门新型交叉成型技术，它是由低粘度高活性的异氰酸酯和多元醇经高压碰撞混合，通过化学、物理等变化而成型的。
它具有成型温度和压力低、能耗少、材料性能优良等优点，近年来发展和应用极为迅速。
2. RIM在聚氨酯方面的发展聚氨酯RIM聚氨酯制品(RIM—PUR) 是世界上开发最早且首先达到实用化的品种：通过配方的调整．利用RIM可生产出不同密度的软、硬制品，由低密度的发泡材料到高密度的结构泡沫材料，低或高模量的弹性体等。
反应注射成型技术概述 1.
纤维增强材料：RRIM使用的主要有玻璃纤维、碳纤维、 尼龙纤维及不锈钢纤维等，其中用量最大的是玻璃纤维。
RRIM制品具有高模量、耐热性能好、线膨胀系数小等特 点，可替代钢材制作汽车车体和各种结构部件。
应用拓展：不再局限于聚氨酯体系，已广泛应用于不饱和 聚酯、环有机硅树脂和互穿聚合物网络等多种材料； 将RIM工艺用于橡胶与金属成型已成为高分子材料加工领域 的研究热点。
一、反应注射成型的原理及特点
一、反应注射成型的原理及特点
反应注射成型（RIM）：最早是德国在20世纪50年代开 发的聚氨酯材料成型工艺，后由美国汽车行业进行实用化研 究，成功用于聚氨酯汽车保险杠制造。
RIM成型原理：将具有高化学活性、相对分子质量低的双 组分材料（如异氰酸酯和多元醇）混合后，在常温低压下注 入模具内，完成聚合、交联和固化等化学反应并固化成制品。
5）可生产厚壁制品，且壁厚与加强筋之比可达1：0.8， 此值高于其它成型工艺。
6）RIM工艺过程具有物料混合效率高、流动性好、原料 配制灵活、生产周期短的特点。
7）具有设备投资及生产成本低、制件外表美观，耐冲击 性好，设计灵活性大等优点，特别适用于汽车覆盖件等大 型塑件的成型加工。
RIM与其它塑料成型技术比较，具有以下特点：
1）RIM是能耗最低的工艺之一。因液态原料所需注射压 力和锁模力仅为普通注射成型的1/100~1/40，耗能少。
2）RIM模腔压力小，约为0.3~1.0MPa，设备和模具所需 的投资少。
3）RIM所用体系多种多样，如聚氨酯、聚脲、尼龙、双 环戊二烯等。
4）易于成型薄壁大型制件，且具有很好的涂饰性；液态 物料对模具表面的花纹、图案具有很好的再现性。
早期应用：聚氨酯弹性体和聚氨酯泡沫塑料，用于大型厚 壁制品生产。
RIM是种非常灵活的塑料成型工艺
RIM是种非常灵活的塑料成型工艺，尤其适用于以下情况：•零件面积大于0.22 m2•零件质量超过1 kg•同时存在厚壁和薄壁•零件表面有很高的外观或结构要求•零件要求有很高的硬度且要有很好的抗冲击性初识RIMRIM全称是Reaction Injection Molding，中文是反应注射。
它可以：•降低您的模具成本•设计更加自由•更高的比强度•改善或减少二次加工•没有缩痕•更轻巧•广泛的物理特性除了高强度，低重量，在物理性能方面，它强度高，重量低，耐热，绝热，尺寸稳定，并且抗冲击性良好。
在化学性能方面，它耐腐蚀，耐候性良好。
比起热塑性塑料的注塑成型，反应注射成型温度低，注射压力小，消耗的能量要少，而且使用的设备和场地也少，因而更加经济。
比起其它的热固性塑料成型，反应注射的自动化程化程度更高。
RIM的原理反应注射成型的材料一般为聚氨酯树脂、不饱和聚酯树脂和环氧树脂，目前应用最多的是聚氨酯树脂。
将两种反应原材料(聚氨酯组分和树脂混合物）分别放入有搅拌器可控温度的进料罐中，通过精确计量，在高压下进入混合头。
注射开始时，混合头的阀门打开，反应物在一定压力下进入混合头的混合室，高速激烈碰撞，然后在接近大气压的压力下流入模具，经放热化学反应，在模具中形成聚氨酯聚合体。
注射和成型周期决定于零件的大小以及所用的聚氨酯体系。
.可以生产大尺寸零件成型零件的大小取决于聚氨酯组分的反应固化速度以及反应注射机的注射流量。
聚氨酯组分有着很好的流动性，即使很大零件也容易充模。
2. 制品镶嵌件工艺简便先将镶嵌件放入模具中，成型过程中就完成了嵌入件的封装。
钢或铝合金的结构框架，窗户玻璃，电子传感器等都可以用RIM工艺封装。
3. 可以制作不同壁厚的零件RIM的特殊性工艺决定了可以灵活的设计零件，壁厚的可变范围相当大，同一个模塑件的横截面可以从6毫米到28毫米间变化。
4. 制品表面质量好可以生产出表面为A级曲面的零件。
5. 模内漆涂装可以在注射前将模内漆涂在模具中，模内漆在成型过程中和聚氨酯材料结合为一体，从而在模具内完成了零件的装饰。
半预聚物法RIM聚氨酯弹性体的合成
反应注射成型(RIM)是把高反应性的液体原料在螺杆式反应器中于1-2min内完成聚合、交联、固化等反应，并注入模具制成制品的复杂工艺过程。
由于RIM 在生产过程中将原料的聚合反应和制品的模塑过程结合起来，因此简化了生产步骤，节省了能耗，已逐渐取代传统的浇注工艺而应用于聚氨酯弹性体的制备。
聚氨酯弹性体的合成方法一般分为一步法、预聚物法和半预聚物法。
半预聚物法是介于预聚物法和一步法之间的一种加工方法，即将预聚物中的一部分聚合多元醇转移到扩链体系中去，与扩链剂组成另一组分。
这一点与预聚物法是相似的。
唯一不同的是这种预聚物的游离异氰酸酯含量较高，一般为12%-15%(质量分数)。
另一组分则由扩链剂及补加聚合多元醇组成。
由于半预聚物法粘度较低，与扩链体系粘度相接近，其用量也大体相当，所以有利于混合均匀。
更可贵的是这种方法得到的弹性体性能佳、粘度低、易计量、易混合等特点正是RIM技术所需要的。
因此将它与RIM技术相结合用于聚氨酯弹性体的制造中，将有着广阔的前景。
本实验以L-MDI/PPO/DMTDA为原料，通过半预聚物法制备了RIM聚氨酯弹性体，并研究了影响弹性体性能的因素。
1 实验部分1.1 原料液化4，4′-苯基甲烷二异氰酸酯(L-MDI)：w(-NCO)=29.5%，官能度f=2.1，美国Hunts-man聚氨酯公司；高活性聚氧化丙烯三醇(PPO)：Mn=5000，天津石油化工三厂；3，5-二甲硫基甲苯二胺(DMTDA)：美国Albemarle公司；3，3′-二氯-4，4′-二苯基甲烷二胺(MOCA)；苏州湘园特种精细化工有限公司；1，4′-丁二醇(BDO)：山西三维集团股份有限公司；二月桂酸二丁基锡(DBTDL)：上海市四赫维化工有限公司。
1.2 聚氨酯弹性体的制备1.2.1 A组分的合成将聚醚多元醇加入三口烧瓶中，于110-120℃、0.09 MPa的真空度下脱水2 h，然后降温至60℃，将其滴加到计量的MDI烧瓶中，缓慢升温至(80±2)℃，保温反应2h，脱泡后降温密封保存得到预聚物。
反应注射成型技术概述 4.
（1）RIM微孔弹性 体：主要用于制作保 险杠、挡泥板、侧防 护条、扰流板、格栅、 内饰件、仪表板、方 向盘、大灯壳、后灯 和汽车窗包边等零件。
（2）RRIM微孔弹性体：用于保险杠、缓冲件、车内转角 立柱、车门扶手、散热器格栅、前阻流板、挡泥板、发动 机罩、行李箱底板及盖、车门外板及卡车承载地板等零件
（3）自结皮泡沫塑料：该材料具有柔软的泡沫芯层和坚固 的表面皮层，并可进行涂装加工处理。用于方向盘、变速 杆手柄、线束护套、按钮开关、空气滤清器垫圈、扶手、 头枕、衬及止推块、门窗立柱、仪表板及喇叭盖等零件。
（4）半硬质泡沫塑料：它与各种表皮和骨架材料粘结性很 强，具有较高承压负荷及突出的防震抗冲击性能，且能消 除振动噪音，非常适合制造汽车仪表板、扶手芯、头枕、 遮阳板、变速箱顶盖、杂物箱盖、喇叭盖、车顶内衬、门 内饰板、膝部防撞板、衣帽架、车体梁柱装饰板、保险杠 内芯、止推垫和柱状物等零件。
（5）硬质泡沫塑料：用于制作车门内衬、内装板、座椅靠 背盖壳/垫、顶棚内衬及加工内饰件等零件。
RIM除在汽车领域广泛应用之外，还在办公设备、医疗 设备、工业用品、日用品、体育娱乐器材、建筑装饰等行 业应用广泛。
反应注射成型(RIM)聚氨酯特性与应用
在RIM－PU的生产中，供选择的聚醚 多元醇大致有三类：
1、以氧化乙烯封端的聚氧化丙烯－聚氧化 丙烯基聚醚多元醇
它们主要是采用传统方式合成的端羟基聚醚， 然后再用环氧乙烷反应进行封端，使端部的仲羟基 转化为伯羟基，以达到它与异氰酸酯反应速度提高 3～4倍的目的。
反应注射成型（RIM）聚氨酯的特性和 应用
RIM机具有以下优点：
⑴混合室小，无任何机械搅拌混合装置，液体物料依 靠高压输送和小口径喷嘴产生高能量冲击，达到充 分混合的目的。
⑵具有自清洁功能，没有低压机那种溶剂清洗，压缩
空气冲刷，劣化工作环境的缺点。
⑶采用高精度、高压力计量装置。并具备高压注射混
合、低压循环物料的自动切换功能，能量消耗较为
反应注射成型（RIM）聚氨酯的特性和 应用
(7)可以使用模内涂装(IMC-Inmold Coating)技术,减少制 品后涂装工序。降低加工成本。 目前聚氨酯RIM一般指两类材料，一类为密度 较高从800到1200千克每立方米以上的外皮密实、内 芯气泡较少或基本无泡孔的聚氨酯材料；另一类是 密度在200千克每立方米以上的软质或硬质自结皮聚 氨酯泡沫塑料。
反应注射成型（RIM）聚氨酯的特性和 应用
表现出的反应特点如下所述：
(1)剧烈的放热效应。
(2)合成反应的速度与原料品种体系有直接关系。即在 异氰酸酯品种决定的前提下，不同的含活泼氢化合 物将有不同的反应速度，其反应速度顺序大体为： 胺＞醇＞水＞脲＞氨基甲酸酯。
(3)除了第4代RIM聚氨酯以外，其它RIM－聚氨酯 加工中。催化剂是必不可少的。主要使用以三亚乙 基二胺为代表的叔胺类催化剂和以二月桂酸二丁基 锡为代表的有机锡类催化剂。
用于汽车NVH的车身制造RIM工艺
RIM工艺在汽车车身NVH方面的应用广汽菲亚特汽车有限公司贺前勇北京兴信易成机电工程有限公司刘海涛陶氏(DOW)化学中国有限公司杨晓军，乐传华固瑞克(Graco)流体设备中国有限公司詹力随着国内汽车制造业的蓬勃发展，新技术和新工艺不断得到应用，提升了车辆的制造水平。
从最近的车展不难看出汽车制造技术全球化的趋势，新技术无论国别都会被全球的汽车制造企业所吸收采纳。
本文借此机会为汽车制造企业介绍一种新工艺——RIM（reaction inject molding 反应注射成型）工艺，此工艺采用DOW化学新型聚氨酯发泡材料，阻断车身噪声传播途径来达到改善车内噪声的目的。
另有结构加强应用，本文不做赘述。
随着人们物质需求的不断增长，对车辆品质的要求提高，所以增加车辆结构的安全性、提高乘坐的舒适性和降低能源消耗成为所有汽车制造企业的重点目标。
国外众多的中、高档车型（如克莱斯勒、福特、龙等）都采用RIM工艺作为解决NVH相关问题的重要途径，即在车体空腔内填充美国DOW公司24：1（组份体积比）双组份聚氨酯泡沫，从达到减重、隔音和整体降噪等目的。
1.汽车空腔封阻的NVH原理人类只能听到20～20 000 Hz的声音，分布在8个或24个频率带；人耳对高频带的声音感觉灵敏，特别是2 500～4 000 Hz的声音最敏感，对低频带的声音感觉较为迟钝。
当车辆高速行驶时，由车身周围气流分离导致压力变化而产生的噪音就是通常所说的风噪，车辆与周围的空气流场产生剧烈的相互作用，流场在汽车表面形成一个边界层，并产生强大的分离流、涡流及湍流。
另外，现代主流汽车车身设计采用单体化车身(unitized-body)，车身侧围板是由内外薄壁钢板冲压组焊而成，存在旁路空腔结构。
由于空腔的贯通，空气在侧围空腔通道产生高速气流场，就是通常所说的空腔共鸣噪声；而车辆在高速行驶状态下空腔的孔洞会把风噪、发动机噪声、振动噪声和排气噪声放大，并传送到驾驶员和乘客的耳中，使车内安静舒适性降低。
聚氨酯化学与工艺_反应注射成型(RIM)聚氨酯
聚氨酯化学与工艺反应注射成型（RIM）聚氨酯•6.1 反应注射成型简介•6.2 RIM－聚氨酯加工机械简介•6.3 RIM－聚氨酯的化学反应特性•6.4 RIM－聚氨酯用原料•6.5 增强RIM材料•6.6 RIM聚氨酯的应用第六章反应注射成型（RIM）聚氨酯6.1 反应注射成型简介反应注射成型又称反应注塑模制RIM(ReactionInjection Moulding)，是由分子量不大的齐聚物以液态形式进行计量，瞬间混合的同时注入模具，而在模腔中迅速反应，材料分子量急骤增加，以极快的速度生成含有新的特性基团结构的全新聚合物的工艺。
它是集液体输送、计量、冲击混合、快速反应和成型同时进行为特征的、一步完成的全新加工新工艺，其加工简单、快捷。
RIM加工技术的优点包括以下几点：⑴RIM加工技术能量消耗低。
它与传统热塑型合成材料加工成型相比，由于加工时物料为低粘度液体状态，注模压力较低。
反应放热量大，模温较低，模具的夹持力较少，因此，其设备和加工费用相对较低。
尤其对大型制品的生产尤为突出。
(2)模具强度要求较低。
物料呈液体状态注入模具，模腔内压较低，模具承压能力较传统塑料成型模要低得多。
(3)所用原料体系比较广泛。
该项新工艺除了适用于聚氨酯、聚脲材料的生产，同时还可以用于环氧树脂、尼龙、双环戊二烯、聚酯等材料的加工成型。
(4)与传统塑料加工成型法相比，RIM工艺对制备大型制品、形状复杂制品、薄壁制品更为有利，产品表面质量好，花纹图案清晰，重现性好。
(5)该工艺加工勿需普通塑料热塑成型所需的昂贵的热流道体系，设备费仅为热塑型结构泡沫塑料成型设备的1/2～1/3，且生产出的制品无成型应力、成型周期短、生产效率高，尤其对于大批量、大尺寸制品的生产，生产成本的降低更为明显。
(6)物料以液体形态注入模具，有利于生产断面形状复杂的制品，可嵌入插入件一次成型，也可以在液体原料中添入某些增强材料。
生产增强型反应注塑模制(RRIM——Reinforced Reaction lnjection Moulding)以及在模腔中预置增强片材等生产结构增强型反应注塑模制品(SRIM——Structural Reaction Injection Moulding)等。
RIM 增强技术
RIM 增强技术摘要：近年来，反应注射成型（Reaction Injection Molding，简称“RIM”）工艺以其投资成本低、生产方式灵活的特点而在汽车零部件生产中得到了广泛应用。
作为RIM工艺的必要补充，RIM 增强技术则通过聚氨酯基体与增强材料的复合，不仅保持了RIM 工艺的基本优点，同时还提高了材料的热稳定性、强度和其他力学性能，因此自20世纪80年代以来，RIM 增强技术在汽车制造业中得到了迅速发展和广泛应用。
RIM 增强技术包括增强反应注射成型技术（Reinforced Reaction Injection Molding，简称“RRIM”）和结构反应注射成型（Structural Reaction Injection Moulding，简称“SRIM”）技术。
RRIM是利用高压冲击使两种单体物料及短纤维增强材料得以混合，混合材料在模腔内经快速固化反应后形成制品。
SRIM又称为垫增强反应注射成型，其成型特点是，先在模具内铺垫上由玻璃纤维无规组成的非编织毡，再以反应注射成型工艺注射物料得到制品。
与普通的增强反应注射成型工艺相比，SRIM工艺的特点是纤维长，充填量大，一般可高达60％～70％，因此增强效果更好，适用于汽车结构件的制造。
[attachment=148116]图1 RRIM工艺示意图一，RRIM工艺特点通常，RRIM工艺所使用的原材料包括树脂体系和增强材料两类。
其中，应用最多的树脂材料是聚氨酯、不饱和聚酯树脂和环氧树脂。
在汽车塑料零件上，尤以聚氨酯最为常见。
聚氨酯是由聚醚和异氰酸酯两个组分组成的，这两个组分在常温下均为液态，它们是通过计量泵或计量缸来计量和输送的。
常用的增强材料有云母、玻璃纤维粉、硅石灰、玻璃微珠、硫酸钡等。
通常，为了改善增强材料与树脂的粘接强度，需要采用增强偶联剂对上述增强材料进行表面处理。
[attachment=148117]图2 RRIM常用的缸式计量及混合设备为了将增强材料添加到树脂组份中，需要采用混合设备使它们得到充分混合。
技能培训专题 聚氨酯材料及其应用
聚氨酯材料及其应用
一、聚氨酯材料的发展历史
二、聚氨酯主要原料
三、聚氨酯材料的主要化学特点 四、聚氨酯材料的种类及用途 五、聚氨酯材料的技术发展动态 六、聚氨酯反应注射成型技术
一、聚氨酯材料的发展历史
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。
通常情况下，凡是在高分子结构主链上含有多个氨 基甲酸酯基团（－NHCOO－）的聚合物，统称聚氨 酯(polyurethane)。
1、发达国家
在德国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。
1944年，制成线型聚氨酯树脂，该树脂具有热塑性、可纺性， 能制成塑料和纤维，命名为Igamid U，由这种树脂制成的纤维 称为Perlon U.
建筑, 24%
冰箱等制冷 机具, 5%
家具和床 垫, 26%
鞋用, 6%
汽车弹性体 和RIM, 6%
涂料、胶粘 剂和密封 剂, 19%
鞋用, 6% 汽车弹性体 汽车模塑泡和RIM, 7% 沫, 13%
2010年
世界聚氨酯产品市场消耗比例
中国聚氨酯产品2001年产量及2001～2006增长预测
产品类型 硬泡 软泡 涂料 弹性体 胶粘剂和密封胶 总计
NCO
NCO
NCO
CH2
CH2 n
(式中，n=0,1,2,3...)
4）液化MDI
①氨基甲酸酯(urethane )改性的液化MDI。 ②碳化二亚胺(carbodiimide)和脲酮亚胺
聚氨酯材料及其应用 讲座(3)
9.原形再现性好，涂层连续、致密，无接缝、无针孔，美观
实用。 10.使用成套设备，施工方便，效率极高；一次施工即可达到 设计厚度要求，克服了以往多层施工的弊病。设备配有多 种切换模式，既可喷涂，也可浇注。
喷涂聚氨酯（脲）的应用领域
聚脲的全球应用分布情况如下：美国占85%，亚洲占10%，
欧洲占4%，其它地区占1%。它作用于多种领域。
聚氨酯可制造混凝土模具，采用氨酯模具可复制各种花 纹，生产装饰性砌块，五金模具冲压生产中采用聚氨酯弹性 体棒、管及板垫代替金属弹簧作缓冲构件，弹性高、柔韧性、 原缩变形强度高，不损坏模具。
钣金用PU弹性体
钣金用PU弹性体
6、 鞋材 聚氨酯弹性体具有缓冲性能好，质轻、耐磨、 防滑等特点，加工性能好，已成为制鞋工业中一种 重要的鞋用合成材料，制造棒球鞋、高尔夫球、足 球等的运功鞋、鞋底、鞋跟、鞋头，以及滑雪鞋、 安全鞋、休闲鞋等。用于鞋材的聚氨酯材料有浇注 型微孔弹性体及热塑性聚氨酯弹性体等，以微孔弹 性体鞋底为主。 聚氨酯微孔弹性体质轻，耐磨性又好，受到制 鞋厂商的青睬。制品密度低，比传统的橡胶底和PVC 鞋材要轻得多。在国内微孔聚氨酯能弹性体主要用 于旅游鞋、皮鞋、运动鞋、凉鞋等的鞋底及鞋垫， 国外主要可用于需耐磨性和弹性的特殊运动鞋鞋底， 设计可多样化。TPU鞋后跟具有高耐磨性。可在注射 成型中加入可热分解发泡剂，制成发泡TPU弹性鞋材。
③优异的柔韧性、耐磨性以拉伸强度等物理性 能。
④具有良好的热稳定性，可在150℃下长期使 用，可承受350℃的短时间热冲击。 ⑤可加入各种颜料、填料、制成不同颜色的制 品。 ⑥配方可调，制品硬度可从邵氏A30到邵氏D65 调节。
⑦可采用短玻璃纤维增强。
⑧专用设备施工，方便、快捷、高效。
BASF聚氨酯汽车轻量化解决方案
长纤维注射成型
LFI -- Long Fiber Injection
长纤维注射成型
长纤维注射成型
应用
车身外部件 车顶模块（ Smart fortwo ） 后座盖（丰田，通用） 牵引车引擎盖（ Fendt, JCB, CASE, 卡特彼勒 , Same ） 前格栅（曼） 可获得高亮表面 明显减轻重量 类似于 Al 的热膨胀性能 高平面硬度
PU RIM PU-RRIM PP ABS
2000
20000 生产量/条
50000
聚氨酯反应注塑成型总结
聚氨酯 RIM 工艺主要用于汽车外饰件：保险杠、门件，挡泥板和 脚踏板或者商用车的大型结构部件
聚氨酯 RIM 工艺优点 : 优异的机械性能，产品设计自由和低廉的设 备，模具成本
聚氨酯 RIM 工艺用于汽车轻量化，在汽车外饰件中替代钢材具有非 常大作用
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巴斯夫聚氨酯 汽车轻量化解决方案
谢谢
王新刚
巴斯夫聚氨酯特种产品（中国）有限公司 上海市浦东新区港城路 2333 号 200137 电话： 13636328440 传真： 86-21-38655583 电子邮箱： xingang.wang@
扰流板 / 挡泥板 / 踏脚板 /
BMW Z8 新甲壳虫 cup 帕萨特 高尔夫 R32 保时捷
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聚氨酯 RIM ,PP 和 ABS 成本分析对比
例子： 7kg 左右保险杠
PU RIM,PU R-RIM ,PP 和ABS 成本对比 900 800 700 600 500 单价/元 400 300 200 100 0
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聚氨酯蜂窝板技术
Paper Honeycomb
反应注射成型技术
反应注射成型技术反应注射成型起源于聚氨酯塑料。
随着工艺技术的进步，该工艺也扩展到了多种材料的加工中。
与此同时，为了拓宽RIM技术的应用领域，特别是在汽车行业中的应用，该工艺还引入了纤维增强技术。
RIM简介反应注射成型（简称“RIM”）是指将具有高化学活性、相对分子质量低的双组分材料经撞击混合后，在常温低压下注入密闭的模具内，完成聚合、交联和固化等化学反应并形成制品的工艺过程。
这种将聚合反应与注射成型相结合的新工艺，具有物料混合效率高、流动性好、原料配制灵活、生产周期短及成本低的特点，适用于大型厚壁制品生产，故而受到了世界各国的重视。
RIM最早仅用于聚氨酯材料，随着工艺技术的进步，RIM也可应用于多种材料（如环氧、尼龙、聚脲及聚环戊二烯等）的加工。
用于橡胶与金属成型的RIM工艺是当前研究的热点。
为了拓宽RIM的应用领域，提高RIM制品的刚性与强度，使之成为结构制品，RIM技术得到了进一步的发展，出现了专门用于增强型制品成型的增强反应注射成型（RRIM）和专门用于结构制件成型的结构反应注射成型（SRIM）技术等。
RRIM和SRIM成型工艺原理与RIM 相同，不同之处主要在于纤维增强复合材料制品的制备。
目前，典型的RIM制品有汽车保险杠、挡泥板、车体板、卡车货箱、卡车中门和后门组件等大型制品。
它们的产品质量比SMC产品好，生产速度更快，所需二次加工量更小。
RIM成型工艺1.工艺过程RIM工艺过程为：单体或预聚物以液体状态经计量泵以一定的配比进入混合头进行混合。
混合物注入模具后，在模具内快速反应并交联固化，脱模后即为RIM制品。
这一过程可简化为：贮存→计量→混合→充模→固化→顶出→后处理。
2.工艺控制(1)贮存。
RIM工艺所用的两组分原液通常在一定温度下分别贮存在2个贮存器中，贮存器一般为压力容器。
在不成型时，原液通常在0.2~0.3 MPa的低压下，在贮存器、换热器和混合头中不停地循环。
对聚氨酯而言，原液温度一般为20~40℃，温度控制精度为±1℃。
反应注射成型工艺对聚氨酯微孔弹性体物性及表面性能的影响
1 前言聚氨酯微孔弹性体由于具有优良的物理机械性能而被广泛应用于制作汽车阻流板、护板、空气导流板、翼子板、挡泥板、行李箱盖等。
目前，国内外聚氨酯微孔弹性体的生产一般采用一步法工艺，即反应注射成型工艺。
聚氨酯反应注射成型工艺（RIM-PU）系本世纪70年代由国外率先迅速发展起来的一项塑料加工新技术，将液体状的高活性反应物料在高压下同时喷射入混合室，瞬间混合均匀，随之注入膜腔中迅速反应得到模制品。
通常将聚氨酯RIM工艺所用原料配制成A、B两组分。
要求液体原料粘度低、流动性好、反应性能高。
为了满足工艺及制品物性的要求，必须从配方的组成、物料的温度、模具温度、注射压力及脱模时间等几方面进行考虑。
因此，我们在确定的配方条件下，针对物料温度、模具温度、注射压力和脱模时间对制品的物性及表观性能影响进行了研究，从中筛选出适宜的RIM-PU弹性体加工条件。
上述四因素中，物料温度和注射压力不仅对制品的物性及表面性能有影响，同时又受机组条件的限制，物料温度的高低直接影响物料的粘度，当粘度过低时容易发生物料在高压泵轴封间的泄漏，尤其是异氰酸酯的泄漏严重时，随着物料与轴间的摩擦，导致轴封温度升高，加快异氰酸酯自聚，使轴运转阻力加大，严重时可使高压泵堵塞。
因此，物料温度不宜过高，适宜的温度范围是：聚醚组分不超过50℃，异氰酸酯不超过30℃（通常选定在室温）。
压力的高低直接影响物料的输送情况和输送管道的承受力，因此压力不宜过高，通常不超过25Mpa。
2 实验 2.1 原料A 组分：由聚醚多元醇、扩链剂、发泡剂、催化剂、表面活性剂等组分混合而成的组合聚醚。
B组分：异氰酸酯2.2 器材自制钢模，规格：500mm*300mm*4mm 高压注射剂：H40，意大利Cannon公司 2.3 方法将A、B两组分分别装入高压注射剂的储料罐中，在不同的物料温度、模具温度、注射压力和脱模时间条件下，作浇注试验，研究其对制品物性及表面性能的影响。
反应注射成型工艺及其发展 1.
一、反应注射成型工艺分类及技术要点
4、长玻纤增强反应注射成型（LFI-RRIM）
LFI-RRIM所用设备不仅应考虑对PU原料的工艺控制，还 需严格控制玻纤在生产过程中的输送、计量、切断以及润 湿等过程。
一、反应注射成型工艺分类及技术要点
1、低压反应注射成型（RIM）
低压RIM又称低压灌注，是一项应用于快速模塑制品生 产的新工艺。它将双组分聚氨酯材料经混合后，在常温、 低压条件下注入快速模具内，成型RIM制品的方法。
特点：效率高、生产周期短、过程简单、成本低。
一、反应注射成型工艺分类及技术要点
1、低压反应注射成型（RIM）
应用：产品开发过程中的小批量试制，以及小批量生产 结构较简单的覆盖件和大型厚壁及不均匀壁厚的制品。
模具：有ABS模具（模具寿命100件以上）、树脂模具 （寿命300件以上）、铝合金模具（寿命1000件以上）。
浇注材料：双组分聚氨酯PU。产品物性类似于PP/ABS， 具有耐老化、抗冲击力强、吻合度高、易装卸等特点。
7、常用材料的反应注射成型技术要点
（2）聚氨酯RRIM
原料：双组分为多元醇和异氰酸酯
• 多元醇为聚醚型，官能度为2~3；
• 异氰酸酯一般为二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）或多异 氰酸酯及其异构体的混合物，官能度为2~7。
• 增强材料有短切增强纤维和磨碎增强纤维两种，纤维长 度约为1.5~3.0mm，该长度既能保证增强效果，又便于充 模；纤维长度的分散性越大，则增强效果越差。
工艺要求：因玻纤与PU原料润湿后浇注到模具内流动性 很差，模具需要在开模状态下浇注，之后再闭模成型，所 以浇注轨迹的设定很重要。
用于车身制造的RIM工艺
铁龙（Ｃｉｔｒｏｅｎ）在Ｒｅｎｎｅｓ，Ａｕｌｎａｙ
图３ 工艺设备现场灌注
和Ｖｉｇｏ等地的工厂．车型！ｚＤＸＭ、 Ｚ）（．ＸＡＮＴＩＡ（日产量１ １００台）。
射装置．显示控制装置、液压装置 和循环组件等．可根据产量另外配
１．４与其他空腔封堵材料的比较 由图４～图６可以看出．注射型
置外置式大容量原料存储系统和补 料系统，补料系统通常需要根据现 场状况单独设计。整车厂可根据产
下载时间：2010年7月25日
图６内挂式填充材料
虑聚氨酯泡沫膨胀后对车体产生的 音的阻隔性能却较差。
应力。
汽车塑化
ＲＩＭ注射工艺一次成型、不可
逆。一般情况下．无法对注射八车体
的泡沫的发泡效果进行解剖检查，因
２ ＲＩＭ工艺在结构加强方面 的应用
２．１结构增强型发泡应用简介 车身结构加强设计同样利用了
此要严格执行Ｄｏｗ公司化学原料的使 用要求，并按工艺设备的调试及检测
·研究目标 建立轿车设计开发流程，完成轿车车身，底盘开发及整车集成，突破碰撞安全性和ＮＶＨ等关键技术，所开发整 车产品安全性水平达到出口国际市场要求，为整体提升我国轿车的自主开发水平提供技术支撑。 ·考核指标 安全性、ＮＶＨ、操纵稳定性，动力性、燃油经济性达到国际同期同比车型的技术水平。
车辆的ＮＶＨ性能正逐渐演变为重要的设计指标，也是用户所关心的整车性能指标之一。汽车噪声厦振动控制水平是安定车型开 发成功与否的不可或缺的童要影响因素之一，－５之相关的分析，测试及材料植术等自然成为汽车工程领域关注的新焦点。对国内 汽车行业而言，大力开展ＮＶＨ技术研发具有重要的现实意叉。国外的研究最新进展与发表趋势如下。
聚氨酯泡沫的特性，提高了车身的 抗压和抗；中击能力，提高了结构强
聚氨酯种类
聚氨酯种类聚氨酯（Polyurethane）是一种非常重要的高分子材料，广泛应用于建筑、汽车、家居、航空航天、运动器材等领域，其种类也十分丰富，下文将详细介绍聚氨酯种类及其应用。
第一种：RIM聚氨酯RIM聚氨酯（Reaction Injection Molding）又称反应注塑成型，是一种高效率的制造聚氨酯产品的方法。
这种方法需要使用两个组分的液体材料，包括聚醚型或聚酯型预聚合体和异氰酸酯催化剂，不需要使用高温加压等复杂的设备就能制造具有良好物理性质的聚氨酯产品，例如泡沫聚氨酯，设备罩、汽车支撑和灯罩等。
第二种：热固型聚氨酯热固型聚氨酯指的是聚氨酯材料在加压加热条件下，通过长时间的化学反应变成三聚体或高聚物材料。
这种聚氨酯具有高硬度、高强度、高模量等优异的物理性能，而且可以运用于复杂的形状和密集的骨架部件，如硬质泡沫塑料，建筑材料、填充、防火层等等。
第三种：弹性聚氨酯弹性聚氨酯常常被用来制造弹性合成材料和密封材料等，例如各种用于汽车座椅和沙发的泡沫聚氨酯，具有很好的弹性和舒适度。
与此同时，还可以在定型过程中添加硬咀、黏度、火焰抑制剂等各种成分，以满足不同应用领域的多样性要求。
第四种：水性聚氨酯水性聚氨酯是与传统的有机溶剂型聚氨酯不同的一种新的材料，使用水作为溶剂，并添加亲水基团，以达到更安全、环保的效果。
该种聚氨酯的广泛应用领域包括涂料、纤维、塑料、粘合剂等各个方面。
综上所述，聚氨酯种类繁多，每种聚氨酯材料各有其独特的物理、化学性能和应用领域，但无论哪种聚氨酯都有着优异的物性表现和广泛的应用场景。
随着科技的不断进步，人们对聚氨酯材料的需求也将变得越来越高，为了满足市场的需求，制造商需要不断创新研发，打造出更高品质、更符合环保标准的聚氨酯材料，真正将这种优秀的材料发挥出最大的作用。
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(6)物料以液体形态注入模具，有利于生产断面形状复 杂的制品，可嵌入插入件一次成型，也可以在液体 原料中添入某些增强材料。
生产增强型反应注塑模制(RRIM——Reinforced Reaction lnjection Moulding)以及在模腔中预置增强 片材等生产结构增强型反应注塑模制品(SRIM—— Structural Reaction Injection Moulding)等。 可以制 备带有较厚加强筋的制品，普通塑料壁厚和加强筋 厚之比最大为1:0.3，而R1M工艺可生产高达1:0.8的 厚筋制品。
反应注射成型（RIM）聚氨酯的特性和 应用
(2)模具强度要求较低。物料呈液体状态注入 模具，模腔内压较低，模具承压能力较传统 塑料成型模要低得多。
(3)所用原料体系比较广泛。该项新工艺除了 适用于聚氨酯、聚脲材料的生产，同时还可 以用于环氧树脂、尼龙、双环戊二烯、聚酯 等材料的加工成型。 反应注射成型（RIM）聚氨酯的特性和
即按照预配方配料、预分散、预加热等，然后再输入发
泡机的工作罐中。原料在工作罐中必须进行工作温度的
精确调节，在循环和搅拌的过程中，使物料进一步达到
分散均匀，并使各原料体系完成所必须的工作参数的准
反应注射成型（RIM）聚氨酯的特性和 应用
RIM加工技术的优点包括以下几点：
⑴RIM加工技术能量消耗低。它与传统热塑型 合成材料加工成型相比，由于加工时物料为低 粘度液体状态，注模压力较低。反应放热量大， 模温较低，模具的夹持力突出。
反应注射成型（RIM）聚氨酯的特性和 应用
6.2 RIM－聚氨酯加工机械简 介
随着聚氨酯工业的迅速发展、应用领域的扩大和消 费量的激增，传统式的低压计量、混合装置的某些技 术缺陷暴露得越来越明显，在聚氨酯化学研究和相关 制造部门的紧急配合下，1976年，德国拜耳公司和 Hennecke公司首先推出了以高压冲击方式进行混合 和具有自动清洁功能为特征的高压反应注射计量、混 合、分配装备。由于这种装备具有许多低压机无法比 拟的优点，更适宜大规模工业化生产的需要，生产产 品类型多样，因此很受聚氨酯工业的欢迎，逐渐成为 聚氨酯行业使用的主要装备。
应用
(4)与传统塑料加工成型法相比，RIM工艺对制备大型 制品、形状复杂制品、薄壁制品更为有利，产品表 面质量好，花纹图案清晰，重现性好。
(5)该工艺加工勿需普通塑料热塑成型所需的昂贵的热 流道体系，设备费仅为热塑型结构泡沫塑料成型设 备的1/2～1/3，且生产出的制品无成型应力、成型周 期短、生产效率高，尤其对于大批量、大尺寸制品 的生产，生产成本的降低更为明显。
节省。与普通热塑型塑料加工的注射压力相比要低
得多。
反应注射成型（RIM）聚氨酯的特性和 应用
⑷加工方便，生产周期短。RIM机使用液体计量、液 体混合、液体注射入模，物料在模具中迅速反应， 快速成型脱模。一台RIM机可连接多个混合头，适 宜大批量产品生产。
⑸原料温度控制精密、计量精度要求严格。组分进入 混合室要求不得出现超前或滞后误差，自动化程度 高。
反应注射成型（RIM）聚氨酯的特性和 应用
(7)可以使用模内涂装(IMC-Inmold Coating)技术,减少制 品后涂装工序。降低加工成本。 目前聚氨酯RIM一般指两类材料，一类为密度 较高从800到1200千克每立方米以上的外皮密实、内 芯气泡较少或基本无泡孔的聚氨酯材料；另一类是 密度在200千克每立方米以上的软质或硬质自结皮聚 氨酯泡沫塑料。
反应注射成型（RIM）聚氨酯的特性和 应用
反应注射成型机：
该类设备是利用原料高压冲击混合(high pressure impingement mixing，HPIM) 、注射至模具中反应成 型的加工机械，简称RIM （Reaction Injection Moulding)机。在我国，常将此类设备称为高压机。
反应注射成型（RIM）聚氨酯的特性和 应用
反应注射成型（RIM）聚氨酯的特性和 应用
RIM 原 理 图
1、高压机的基本组成
高压发泡机是高度精密的加工机械，其基本结构包括原 料工作条件准备系统、计量系统、高低压动作切换系统、 混合头系统、自动化控制系统等。
一、原料工作贮罐系统
制备RIM-聚氨酯的二个基本原料体系应该预先处理，
反应注射成型（RIM）聚氨酯的特性和 应用
它是集液体输送、计量、冲击混合、快 速反应和成型同时进行为特征的、一步完 成的全新加工新工艺，其加工简单、快捷。
反应注射成型（RIM）聚氨酯的特性和 应用
反应注射成型（RIM）聚氨酯的特性和 应用
反应注射成型（RIM）聚氨酯的特性和 应用
反应注射成型（RIM）聚氨酯的特性和 应用
反应注射成型（RIM）聚氨酯的特性和 应用
RIM机具有以下优点：
⑴混合室小，无任何机械搅拌混合装置，液体物料依 靠高压输送和小口径喷嘴产生高能量冲击，达到充 分混合的目的。
⑵具有自清洁功能，没有低压机那种溶剂清洗，压缩
空气冲刷，劣化工作环境的缺点。
⑶采用高精度、高压力计量装置。并具备高压注射混
合、低压循环物料的自动切换功能，能量消耗较为
反应注射成型（RIM）聚 氨酯的特性和应用
反应注射成型（RIM）聚氨酯的特性和 应用
聚氨酯化学与工艺
• Chap.6 反应注射成型（RIM）聚氨酯 • 6.1 反应注射成型简介 • 6.2 RIM－聚氨酯加工机械简介 • 6.3 RIM－聚氨酯的化学反应特性 • 6.4 RIM－聚氨酯用原料 • 6.5 增强RIM材料 • 6.6 RIM聚氨酯的应用
反应注射成型（RIM）聚氨酯的特性和 应用
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6.1 反应注射成型简介
反应注射成型又称反应注塑模制RIM(Reaction Injection Moulding)，是由分子量不大的齐聚物以液 态形式进行计量，瞬间混合的同时注入模具，而在模 腔中迅速反应，材料分子量急骤增加，以极快的速度 生成含有新的特性基团结构的全新聚合物的工艺。