我国聚氨酯弹性体发展现状和应用展望
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华天、淄博恒久等
• 预聚体：MDI、 TDI、 IPDI、 HDI、 XDI、 耐溶剂型、
产 抗静电型、耐热型、以及特殊规格的预聚体。 品 • 扩链剂：MOCA、DMTDA、DETDA、HQEE
浇注型PU弹性体制品
汽车
造纸
工业
纺织
业
应用 工业
造船 领域 矿产
业
业
印刷
业
聚氨酯胶辊和胶轮 筛板 密封件 聚氨酯轮胎
类
比
K1
K2
2.4-TDI
15.0
42.0
5.0
2.6-TDI
5.5
16.0
2.4
MDI
8.0
20.0
18.0
HDI
1.0
4.2
4.0
IPDI
0.3
2.9
0.3
K1、K2相差越大，其反应选择性则越大。且选 择性随温度上升逐渐变小
预聚体的贮存
端异氰酸酯预聚体在室温或低于室温条件下密闭并充氮保护较稳 定，如果密封性不好，极易与空气中的水分反应生成脲基并放出 二氧化碳气体。在较高温度下储存，预聚体中的NCO基会继续与 分子中的活泼氢反应而发生支化和交联形成脲基甲酸酯与缩二脲。
纺织用聚氨酯皮辊
1.低摩擦系数的聚氨酯弹性体
添加 型
硅油、聚四 氟乙烯粉、 石墨、二硫 化钼
问题：界面 结合和沉降
接枝 型
含氟、硅二元 醇反应到聚氨 酯链段上对聚 氨酯进行改性
Solvay Solexis公 司（Fluorolink D10H和 FluorolinkE10H）
接枝型可改善聚氨酯的表面性能如磨损性能以及防水、防油和防污 性能，降低摩擦系数、提高耐热性能和疏水性。
功能材料。高分子阻尼材料具有阻尼温域宽、阻尼因子高的特点。 聚氨酯(PU)作为阻尼材料的优势在于可以通过改变软硬段的结构和
调节软硬段的比例而获得宽温域、高性能的阻尼材料。
1 是改变高聚物的大分子结构。通过接枝、嵌段等方法来改 变分子链的刚性结构,调节主链与侧链上刚性链与柔性链的不 同配比; 2 是互穿聚合物网络(IPN)技术,可以通过网络互穿和链缠绕效 应有效地控制高分子共混物组分间的相容性,拓宽阻尼温域。
聚氨酯/碳纤维复合材料、 聚氨酯/芳纶复合材料、聚
2.阻燃型聚氨酯弹性体
提高聚氨酯阻燃性能通用的方法是在聚氨酯中加入阻燃剂
添加型
反应型
液体阻燃剂，通用 的阻燃剂有TCEP、
TCPP、DMMP等
磷酸酯类阻燃剂本 身耐水解性能不佳， 尤对聚氨酯弹性体 的水解稳定性造成
影响
含磷多元醇、卤代 芳香族多元醇、卤 代脂肪族多元醇
影响结晶性如硬度 降低、拉伸强度变 差、透明性能提高
CH3 OCN
NHCOO
NCO OOCNH
CH3
CH3 OCN
NHCOO
OOCNH
CH3 NHCOO
OOCNH
CH3 NHO
CH3 OCN
NCO K1 R OH
CH3
OCN
NHCOOR
K2 R' OH
CH3
NHCOOR
HN CO OR'
表2 几种异氰酸酯反应速度常数的比较
异氰酸酯种 总反应速度
相对速度比
醇胺类：TEOA、TIPA
国内外现状
随着社会分工的精细化及专有技术的发展，国 外预聚体已逐步从一个中间体分化成一个市售 产品。随着规模的逐步扩大，成本降低，品种 多样化，市场的需求，而逐渐形成了市场。
公司
国际：美国科聚亚、Huntsman、 Mobay、 Ucc、 Witco、 德国Bayer、 法国博雷，澳大利亚的ERA聚合物公司 国内：山东一诺威、黎明化工研究院、万华化学、淄博
热硫化型 冷固化型（即常温固化型）
重点介绍聚氨酯预聚物和扩链剂
聚氨酯预聚物
按端基 种类分
按所用 原料种
类
• 端异氰酸酯预聚体， • 端羟基预聚体， • 含封闭基团的预聚体 • 其他基团如端硅烷基预聚体，端丙烯
酸烷基酯的预聚体等
• 多元醇（聚酯型，聚醚型） • 异氰酸酯（TDI、MDI、NDI、TODI、
用途广泛，制成的胶垫、密封 件、套环、缓冲件、轴封等具 有很好的阻尼作用，用于各种 精密设备、医疗器械、日用品、
办公用品和电子计算机
阻尼性能好，而且机 械强度高、回弹率高、 尺寸稳定性好、耐多 种溶剂及臭氧、紫外
线
5聚氨酯复合材料
任何一种单一的材料是无法满足环境和工况对各种 性能的要求的，所以复合材料的研究一直为业界所 关注并为之努力。浇注型聚氨酯的液体性质为复合 材料的制造创造了先决的条件。
PPDI等）
按用 途分
• 塑胶跑道，防水涂料，灌封料，密封 胶，鞋底原液和
• 浇注型弹性体（包括胶辊用预聚体， 筛板用预聚体，片材、棒材用预聚体， 耐溶剂刮板用预聚体，灌封胶及杂品 用预聚体等）
工艺技术分析(端NCO基的预聚体)
HO
R
OH
OCN
R1
NCO
OCN R1 R OOCNH R1 NCO
1<NCO/OH<2, 预聚体是低聚物二元醇以二异氰酸酯扩 链并封端的产物，预聚体粘度较大; NCO/OH=2, 预聚体是由二异氰酸酯封端的低聚物多元 醇的产物。预聚体粘度较小; NCO/OH>2, 预聚体是由二异氰酸酯封端的低聚物多元 醇和单体二异氰酸酯的混合物。 NCO/OH>>2, 预聚体是由二异氰酸酯封端的低聚物多 元醇和较多的单体二异氰酸酯的混合物，即所谓的半 预聚体法。预聚体粘度很小。此种情况多适于MDI体 系和TDI体系的半预聚体法.
等
3.耐热性聚氨酯弹性体
耐热性聚氨酯弹性体一直是业界研发的重点、难点和 热点。改善聚氨酯弹性体的耐热性，应从提高其耐热
温度和减小内生热两个方面考虑
软段多元醇多为聚己内酯多元醇和聚碳酸 酯多元醇
硬段为MDI、NDI、TODI、MCDEA、HQEE 等
4.高阻尼聚氨酯弹性体
阻尼材料是一种能吸收振动机械能并将之转化为热能而耗散的新型
我国聚氨酯弹性体发展现状和应用 展望
浇注型聚氨酯弹性体
按低聚物多元醇分
聚酯型 聚醚型
聚己二酸酯类 聚己内酯类 聚碳酸酯类
其它类型
浇 注
TDI型 按多异氰酸酯分 MDI型
型
其它异氰酸酯型
聚
氨
醇扩链型
酯 弹
按扩链交联剂分 胺扩链型
性
醇胺混合扩链型
体
一步法
按合成工艺分
预聚体法
两步法
半预聚体法
按成型温度分
= =
NCO + H2O
NHCONH
NCO +
NHCOO
O NH C NH
+ NCO
+ CO2 NCOO C=O NH O N C NH C =O
NH
扩链剂
二胺类wenku.baidu.comMOCA、MCDEA 、DMDTA(E-300)、 DETDA(E-100)、MOEA、封闭型二胺扩链剂 31DA.
二醇类：BDO、HQEE、HER
• 预聚体：MDI、 TDI、 IPDI、 HDI、 XDI、 耐溶剂型、
产 抗静电型、耐热型、以及特殊规格的预聚体。 品 • 扩链剂：MOCA、DMTDA、DETDA、HQEE
浇注型PU弹性体制品
汽车
造纸
工业
纺织
业
应用 工业
造船 领域 矿产
业
业
印刷
业
聚氨酯胶辊和胶轮 筛板 密封件 聚氨酯轮胎
类
比
K1
K2
2.4-TDI
15.0
42.0
5.0
2.6-TDI
5.5
16.0
2.4
MDI
8.0
20.0
18.0
HDI
1.0
4.2
4.0
IPDI
0.3
2.9
0.3
K1、K2相差越大，其反应选择性则越大。且选 择性随温度上升逐渐变小
预聚体的贮存
端异氰酸酯预聚体在室温或低于室温条件下密闭并充氮保护较稳 定，如果密封性不好，极易与空气中的水分反应生成脲基并放出 二氧化碳气体。在较高温度下储存，预聚体中的NCO基会继续与 分子中的活泼氢反应而发生支化和交联形成脲基甲酸酯与缩二脲。
纺织用聚氨酯皮辊
1.低摩擦系数的聚氨酯弹性体
添加 型
硅油、聚四 氟乙烯粉、 石墨、二硫 化钼
问题：界面 结合和沉降
接枝 型
含氟、硅二元 醇反应到聚氨 酯链段上对聚 氨酯进行改性
Solvay Solexis公 司（Fluorolink D10H和 FluorolinkE10H）
接枝型可改善聚氨酯的表面性能如磨损性能以及防水、防油和防污 性能，降低摩擦系数、提高耐热性能和疏水性。
功能材料。高分子阻尼材料具有阻尼温域宽、阻尼因子高的特点。 聚氨酯(PU)作为阻尼材料的优势在于可以通过改变软硬段的结构和
调节软硬段的比例而获得宽温域、高性能的阻尼材料。
1 是改变高聚物的大分子结构。通过接枝、嵌段等方法来改 变分子链的刚性结构,调节主链与侧链上刚性链与柔性链的不 同配比; 2 是互穿聚合物网络(IPN)技术,可以通过网络互穿和链缠绕效 应有效地控制高分子共混物组分间的相容性,拓宽阻尼温域。
聚氨酯/碳纤维复合材料、 聚氨酯/芳纶复合材料、聚
2.阻燃型聚氨酯弹性体
提高聚氨酯阻燃性能通用的方法是在聚氨酯中加入阻燃剂
添加型
反应型
液体阻燃剂，通用 的阻燃剂有TCEP、
TCPP、DMMP等
磷酸酯类阻燃剂本 身耐水解性能不佳， 尤对聚氨酯弹性体 的水解稳定性造成
影响
含磷多元醇、卤代 芳香族多元醇、卤 代脂肪族多元醇
影响结晶性如硬度 降低、拉伸强度变 差、透明性能提高
CH3 OCN
NHCOO
NCO OOCNH
CH3
CH3 OCN
NHCOO
OOCNH
CH3 NHCOO
OOCNH
CH3 NHO
CH3 OCN
NCO K1 R OH
CH3
OCN
NHCOOR
K2 R' OH
CH3
NHCOOR
HN CO OR'
表2 几种异氰酸酯反应速度常数的比较
异氰酸酯种 总反应速度
相对速度比
醇胺类：TEOA、TIPA
国内外现状
随着社会分工的精细化及专有技术的发展，国 外预聚体已逐步从一个中间体分化成一个市售 产品。随着规模的逐步扩大，成本降低，品种 多样化，市场的需求，而逐渐形成了市场。
公司
国际：美国科聚亚、Huntsman、 Mobay、 Ucc、 Witco、 德国Bayer、 法国博雷，澳大利亚的ERA聚合物公司 国内：山东一诺威、黎明化工研究院、万华化学、淄博
热硫化型 冷固化型（即常温固化型）
重点介绍聚氨酯预聚物和扩链剂
聚氨酯预聚物
按端基 种类分
按所用 原料种
类
• 端异氰酸酯预聚体， • 端羟基预聚体， • 含封闭基团的预聚体 • 其他基团如端硅烷基预聚体，端丙烯
酸烷基酯的预聚体等
• 多元醇（聚酯型，聚醚型） • 异氰酸酯（TDI、MDI、NDI、TODI、
用途广泛，制成的胶垫、密封 件、套环、缓冲件、轴封等具 有很好的阻尼作用，用于各种 精密设备、医疗器械、日用品、
办公用品和电子计算机
阻尼性能好，而且机 械强度高、回弹率高、 尺寸稳定性好、耐多 种溶剂及臭氧、紫外
线
5聚氨酯复合材料
任何一种单一的材料是无法满足环境和工况对各种 性能的要求的，所以复合材料的研究一直为业界所 关注并为之努力。浇注型聚氨酯的液体性质为复合 材料的制造创造了先决的条件。
PPDI等）
按用 途分
• 塑胶跑道，防水涂料，灌封料，密封 胶，鞋底原液和
• 浇注型弹性体（包括胶辊用预聚体， 筛板用预聚体，片材、棒材用预聚体， 耐溶剂刮板用预聚体，灌封胶及杂品 用预聚体等）
工艺技术分析(端NCO基的预聚体)
HO
R
OH
OCN
R1
NCO
OCN R1 R OOCNH R1 NCO
1<NCO/OH<2, 预聚体是低聚物二元醇以二异氰酸酯扩 链并封端的产物，预聚体粘度较大; NCO/OH=2, 预聚体是由二异氰酸酯封端的低聚物多元 醇的产物。预聚体粘度较小; NCO/OH>2, 预聚体是由二异氰酸酯封端的低聚物多元 醇和单体二异氰酸酯的混合物。 NCO/OH>>2, 预聚体是由二异氰酸酯封端的低聚物多 元醇和较多的单体二异氰酸酯的混合物，即所谓的半 预聚体法。预聚体粘度很小。此种情况多适于MDI体 系和TDI体系的半预聚体法.
等
3.耐热性聚氨酯弹性体
耐热性聚氨酯弹性体一直是业界研发的重点、难点和 热点。改善聚氨酯弹性体的耐热性，应从提高其耐热
温度和减小内生热两个方面考虑
软段多元醇多为聚己内酯多元醇和聚碳酸 酯多元醇
硬段为MDI、NDI、TODI、MCDEA、HQEE 等
4.高阻尼聚氨酯弹性体
阻尼材料是一种能吸收振动机械能并将之转化为热能而耗散的新型
我国聚氨酯弹性体发展现状和应用 展望
浇注型聚氨酯弹性体
按低聚物多元醇分
聚酯型 聚醚型
聚己二酸酯类 聚己内酯类 聚碳酸酯类
其它类型
浇 注
TDI型 按多异氰酸酯分 MDI型
型
其它异氰酸酯型
聚
氨
醇扩链型
酯 弹
按扩链交联剂分 胺扩链型
性
醇胺混合扩链型
体
一步法
按合成工艺分
预聚体法
两步法
半预聚体法
按成型温度分
= =
NCO + H2O
NHCONH
NCO +
NHCOO
O NH C NH
+ NCO
+ CO2 NCOO C=O NH O N C NH C =O
NH
扩链剂
二胺类wenku.baidu.comMOCA、MCDEA 、DMDTA(E-300)、 DETDA(E-100)、MOEA、封闭型二胺扩链剂 31DA.
二醇类：BDO、HQEE、HER