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。
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• 物理性质 聚氨酯的力学性能具有很大的可调性。通过控制结晶的硬 段和不结晶的软段之间的比例，聚胺酯可以获得不同的力 学性能。 因此其制品具有耐磨、耐温、密封、隔音、加 工性能好、可降解等优异性能。
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三、聚氨酯的发展史
1937年， Otto Bayer首先制备了聚氨酯。1943年，德 国法本公司开始生产混炼型聚氨酯橡胶。50年代，实现了浇 铸型聚氨酯橡胶、软质聚氨酯泡沫塑料、热塑性聚氨酯橡胶 和聚氨酯纤维的工业化生产。此后聚氨酯迅速发展，1983年 世界总产量已超过3Mt,其中约80％为软质和硬质泡沫塑料。
由于聚氨酯含有强极性氨基甲酸酯基团，调节配方 NCO/OH的比例，可以制得热固性聚氨酯和热塑性聚氨酯的 不同产物。按其分子结构可分为线型和体型两种。体型结构 中由于交联密度不同，可呈现硬质、软质或介乎两者之间的 性能，具有高强度、高耐磨和耐溶剂等特点。
二、聚氨酯的性质
• 化学性质 聚氨酯抗多种酸碱和有机溶剂腐蚀，因此经常被用在 橡胶制品在恶劣环境下国获得聚氨基树脂的制造 技术于1950年相继开始工业化。日本1955年从德国Bayer公 司及美国DuPont公司引进聚氨酯工业化生产技术。20世纪 50年代末我国聚氨酯工业开始起步，近10多年发展较快。 在塑料中，聚氨酯产量仅次于聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯 乙烯、聚丙烯和酚醛树脂等居第六位。
聚氨酯在生活中应用举例
六、聚氨酯的发展前景
纵观世界范围，西方发达国家聚氨酯行业早已进入成 熟发展时期，进入创新研究发展阶段；亚洲市场增长迅速， 众多跨国化工企业已将业务重点和研发中心纷纷转移至亚 洲甚至中国市场；中东地区聚氨酯市场发展尚处起步阶段。
总的来说，由于近十几年国民经济的高速发展，中国聚氨 酯工业，包括从基本原料到制品和机械设备，已具有相当 的规模。2005年中国聚氨酯产量约300万吨，产值约600 亿元，比2001年的122万吨、约200亿元分别增长了146% 和200%，产量年均增长率高达25%，产值年均增长率在 30%以上。2005年，中国消费了51万吨MDI、36万吨TDI 和88.9万吨聚醚多元醇。随着聚氨酯的广泛应用，其原料 的需求也大幅增长。 目前，已有众多中外企业涉足聚氨酯行业，如烟台万 华、上海华谊、高桥石化、上海氯碱化工、北方化学、上 海联景集团等均占有自己的一席之地，而国外聚氨酯企业 包括拜耳、巴斯夫、亨斯迈、陶氏化学、GE、科聚亚、 德固赛等知名公司也有一定的市场，中国市场的诱惑力
五、聚氨酯的应用
聚氨酯的应用以聚氨酯泡沫塑料为主，其次还有聚氨 酯橡胶、聚氨酯纤维、涂料、胶粘剂。 ①聚氨酯泡沫塑料 产量最大的泡沫塑料产品，相对密度大多在0.03～ 0.06之间，硬泡热导率仅为软木或聚苯乙烯泡沫塑料的40 ％左右，有足够的强度、耐油性和粘接能力，是优良的防 震、隔热、隔音材料，广泛用于家电保温（冰箱、冷柜、 热水器、太阳能热水器、热泵热水器、啤酒保鲜桶、保温 箱等）、设备保温（供热管道、原油化工管道、罐体、冷 藏运输、客车保温等）、建筑节能（外墙保温、屋面防水 保温、冷库、建筑板材、防盗门/车库门、卷帘门等）等
四、聚氨酯的制备
聚氨基甲酸酯，是分子结构中含有—NHCOO—单元 的高分子化合物，由二元或多元异氰酸酯与二元或多元羟 基化合物作用而成的高分子化合物。 该单元由异氰酸基 和羟基反应而成，反应式如下： -N=C=O + HO→ -NH-COO-
原材料
要制造聚氨酯，需要有两类至少两种功能的物质作为反 应剂：含有异氰酸酯官能团的化合物，和含有活性氢原子的 化合物。这些化合物的物理化学特性、结构和分子大小会对 聚合反应、易加工性及聚胺酯加工后的物理特性产生影响。 此外，助剂如催化剂、表面活性剂、发泡剂、交联剂、阻燃 剂，光稳定剂和填料的加入目的是为了控制和改善反应工艺 和聚合物的性能。 • 异氰酸酯 合成聚氨酯时要有含有两个以上官能团的异氰酸酯. 据记载，芳香族异氰酸酯占全球二异氰酸酯生产的大部分。 两种最重要的芳香族异氰酸酯是：甲苯二异氰酸酯（TDI) 和二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）。
更吸引了马来西亚、印度、日本、韩国等国的客户和厂商。 近十年来，虽然中国聚氨酯的年均增长率为GDP的两 倍，但中国人均聚氨酯的消费量仍未达到世界平均水平。 2004年中国人均MDI的消费量为0.35千克，而世界平均水 平为0.51千克。按人均GDP发展和聚氨酯增长率推算，中 国聚氨酯产业仍处于快速增长时期。 未来中国聚氨酯工业的发展将主要受五大方面的拉动， 即人口总量、汽车工业、建筑节能、环保要求的提高以及 休闲娱乐业。“十一五”期间中国PU产品消费量，保持 15%的年平均增长率，届时，中国将是全球最大PU产品制 造和消费中心。
隔热保温领域以及包装、装修装饰（装饰板、仿木家具、 工艺品等）领域。聚氨酯软质泡沫塑料弹性好，还是理 想的座垫、床垫材料。
②聚氨酯橡胶 聚氨酯橡胶的物理性能和力学性能优异，它在很大的 硬度范围内伸长率均能达到600％～800％。耐磨性能好, 为天然橡胶的 2～10倍,耐油性和耐臭氧性也比普通橡胶好。 聚氨酯橡胶广泛应用于制造胶辊、胶轮、弹性传动件、皮 带、设备衬里、减震材料、汽车零部件、密封制品以及胶 鞋带。 ③聚氨酯涂料 聚氨酯涂料采用喷雾、电沉积、浸渍等方法施工。涂 层耐磨，耐汽油、油脂、水和无机酸蒸气,具有高绝缘性
• 催化剂 聚氨酯催化剂可以分成两大类, 胺化合物和有机金属化合 物。 传统的胺催化剂为叔胺类如三亚乙基二胺(TEDA), 二甲基 环己胺 (DMCHA)和 二甲基乙胺 (DMEA).有机金属化合 物 汞, 铅, 锡 (二丁基二锡), 铋(铋辛酸) 和锌可用作聚氨 酯催化剂
• 表面活性剂 表面活性剂 用于改善泡沫和非泡沫聚胺酯的特性。 它们 是聚二甲硅氧烷-聚氧化烯的块状共聚物 , 硅酮 油剂, 壬基 苯苯酚 醚类, 和其它有机化合物. 在泡沫塑料中, 它们用于 乳化液相, 调整气穴大小, 稳定气穴结构以防止塌陷和次表 面空. 在非泡沫塑料中，它们用于排气和消泡，也作为润 湿剂，和用于减少表面缺陷，如针孔，橘皮和斑点。