环保型材料热塑性聚氨酯

第!"卷!第#期!$$%年!月

特种橡胶制品

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收稿日期"!$$B C $"C !B

作者简介"李汉堂!#

"男"广西平南人"副译审$从事化工信息和杂志编辑工作$曾在(橡胶工业)*(轮胎工业)*(橡胶技术与装备)*(特种橡胶制品)和(化工新型材料)等杂志上发表过多篇论文$

!!热塑性聚氨酯!

以下简称?-c #是已经上市D $多年的第#代热塑性弹性体"

属于最早开发的热塑性弹性体材料$!$$$年全球?-c 总产量约为#D 万吨!#B 万吨$我国!$$$年?-c 产量估

计为$;D 万吨左右+#,

$?-c 具有很多优良的特

性"因而得到广泛应用$最近由于新功能?-c

材料的开发和多种成型加工技术的发展"更拓宽了它的应用领域$

自#<%$年固特异公司首先实现?-c 工业化生产以来!其商品牌号为T 5X +U (#"世界?-c 发展方兴未艾$#<%#年I 03+:公司实现了半热塑性聚氨酯的商品化!牌号为?(\*U #"其后道!F 0‘#化学公司的-(,,(5X +U (

"德国拜耳公司的F (1R 0’+U "=A &9分公司的T ,+150,,+U "日本油墨公司的-+U 4(\等商品化?-c 相继问世$

我国最早开展?-c 研制的为山西省化工研究所!#<">年#"其后天津聚氨酯塑料制品厂首先生产出?-c 弹性体供应市场!#

用胶研制"#<<>年成立吉明公司利用国产设备开始生产?-c $此外"烟台华大!现万华超纤股份有限公司#*天津大邱庄尧舜集团*济南B >所和广

东*福建一些台资厂也相继生产?-c 产品+!,$

$!O ?W 的生产

$&$!O ?W 的基本原材料

!##大分子二醇!R +)/0R 0,().,+/S ,:

)0,#?-c 中大分子二醇相对分子质量较高"大约B $$!D $$$!通常#$$$!!$$$"

一定要双官能团才能研制成线性?-c 长链$在?-c 弹性体中大分子二醇质量分数通常约为B $K !G $K "构成了?-c 弹性体软段结构!10a 51(S

R (U 5#$如果大分子二醇链结构均一且无取代基团"则有利于在?-c 中大分子二醇的聚集"因而有较高物理性能$相反"若大分子二醇链不规整且有取代基团"则有利于形成无定型?-c "因而有较低物理性能$

!!#扩链剂!)X +*U(\5(U 4(/#扩链剂为相对分子质量较低!#$$!>B $#的二元醇"与异氰酸酯反应产生富含氨酯的硬段"该硬段形成强氢键的微区"短且开链结构无取代基的扩链剂有利于硬段和氨酯基的聚集"所以含有紧密*对称*环状的核获得硬段和模量较高的?-c $

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#二异氰酸酯二异氰酸酯也是较小的分子"相对分子质量为#B $!!B $"在?-c 中作为偶联剂"连接大分子二醇组分生成氨酯稀疏的软段"同时也连接扩链剂二醇组分生成氨酯稠密的硬段$

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#助剂生产?-c 的助剂主要有有机锡类催化剂*紫外线吸收剂*热氧稳定剂*抗水解剂*防霉菌剂等"根据产品应用领域和技术要求的不同"加入相

D%

!特种橡胶制品第!"卷!第#期

应的助剂!以提高?-c的产品综合性能"

$&%!O?W的生产方法

?-c的生产方法按有无溶剂分成!种!即无溶剂的本体聚合法和有溶剂的溶液聚合法"本体法聚合按是否进行预反应分类!有预聚法和一步法"前者预先将大分子二醇与二异氰酸酯反应生成端异氰酸酯基预聚体!再与扩链剂反应生成

?-c#后者将大分子二醇$扩链剂和二异氰酸酯同时混合!无规熔融聚合成?-c"?-c生产方法分为间歇合成工艺和连续合成工艺"

$&%&$!间歇合成工艺

#%手工计量法

手工称量$电动混合$注盘$烘箱&#D$O!>!

B X%$硫化$破碎$造粒"

!%机械计量法

用浇注机完成原料计量与混合!浇注到带有加热输送带的盘中!加热温度#!$O!停留时间#B R*U!然后熟化$破碎$造粒"

$&%&%!连续合成工艺

连续合成?-c是将原料的计量$混合$输送$反应及造粒等工序形成一条流水作业线"该工艺包括D个部分’

#%保持一定温度的原料储罐&化料罐%#

!%自动计量混合秤&计量输送和初混%#

>%双螺杆反应挤出机&输送$混合和化学反应%#

D%排料系统&切粒$离心干燥$分级过筛和自动包装%(!)"

%!性能和用途

?-c是分子中含有*8H*L Z Z*基团的材料!长链的二元醇和异氰酸酯成分构成了软段!短键的二元醇和异氰酸酯成分构成了硬段" ?-c很多特性取决于长链二元醇的种类!其硬度用硬段做比例来调节!它的光老化性能可加光稳定剂来加以改善!同时也取决于异氰酸酯是芳香族还是脂肪族"

热塑性聚氨酯系指分子结构中含有氨基甲酸酯基$性能介于橡胶与塑料之间的一类高分子合成材料"其性能特点是’它既有橡胶的高弹性$又有塑料的高硬度&硬度可调范围宽%和高强度特性#并具有优异的耐磨性能&其耐磨性是一般橡胶的>!#$倍!有+耐磨橡胶之王,之称%!优良的耐

低温性能和耐化学药品介质腐蚀性能"因此热塑性聚氨酯是一类综合性能优良的高分子合成材料"热塑性聚氨酯在我国军工$轻工$建筑$机械$纺织$冶金$运输$水利$印刷$医疗器材$粮食加工$石化$矿山$体育等行业中!已得到广泛应用!它对我国国防现代化和我国国民经济的发展将起促进作用!其用途越来越广$作用将越来越显著!地位越来越重要"

热塑性聚氨酯不同于其他热塑性弹性体的优异性能如下’

&#%硬度范围广&邵尔A硬度%B度!G$度%#

&!%机械特性优越&拉伸强度为>$!%$I-+#拉断伸长率为>$$K!"$$K%#

&>%耐屈挠性优越#

&D%耐寒性好&低温脆化温度在C%$O以下%#

&B%在所有?-T&热塑性弹性体%中!?-c的耐磨性最高#

&%%为耐油性橡胶!具有优越的耐矿物油和耐动物油性能#

&"%注压和挤出成型时可使用通用的塑料成型机#

&G%它可以代替-6L&聚氯乙烯%!为可以回收再利用的高强度弹性体!对解决污染问题有利"

日本大日精化工业公司介绍了其开发和生产的热塑性聚氨酯弹性体系列产品的性能及用途" %&$!酯系O?W!?)$N N N"?)U N N N系列#

酯系?-c结构具有己二酸酯系软段!是物理机械性能$耐热$耐油$耐磨耗诸性能与价格平衡性优异的标准级材料"可用挤出$压延$注塑等方法成型"注塑产品有机械零部件$鞋$运动鞋等#挤出产品有软管$传送带$薄膜等#压延产品有皮带$薄膜等"酯系?-c的价格也最接近-6L 材料!所以它是-6L最适合的替代材料"

%&%!内酯系O?W!?)*N N N"?)*+N N系列#内酯系?-c具有己内酸酯软段$与己二酸酯系?-c相反!内酯系?-c是耐水$耐热性能优越的材料"由于耐水$耐热$价格平衡性良好!因此它适用于制造汽车零部件$传送带$电线等挤出制品"高速注塑成型用的+レザミン-C D B$$,系列流动性好!因此成型周期短&比一般?-c材料成型时间快#$!#D1%!用于生产薄壁制品和镶嵌制品!例如’制造照相机$双筒望远镜$盒式录音机等产品的外壳"还可用于生产表带$盒式录音