聚氨酯弹性体发展现状和应用展望.pptx
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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。
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
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。
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
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
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
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/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.
CH3 OCN
NHCOO
NCO OOCNH
CH3
CH3 OCN
NHCOO
OOCNH
CH3 NHCOO
OOCNH
CH3 NHO
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。
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。
聚氨酯/碳纤维复合材料、 聚氨酯/芳纶复合材料、聚
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Biblioteka BaiduMDI、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
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
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、
= =
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：MOCA、MCDEA 、DMDTA(E-300)、 DETDA(E-100)、MOEA、封闭型二胺扩链剂 31DA.
二醇类：BDO、HQEE、HER
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。
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。
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
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。
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
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
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
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/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.
CH3 OCN
NHCOO
NCO OOCNH
CH3
CH3 OCN
NHCOO
OOCNH
CH3 NHCOO
OOCNH
CH3 NHO
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。
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。
聚氨酯/碳纤维复合材料、 聚氨酯/芳纶复合材料、聚
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Biblioteka BaiduMDI、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
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
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、
= =
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：MOCA、MCDEA 、DMDTA(E-300)、 DETDA(E-100)、MOEA、封闭型二胺扩链剂 31DA.
二醇类：BDO、HQEE、HER
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。