搜索
聚氨酯材料一、概述聚氨酯全称为聚氨基甲酸酯（polyurethane）,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。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的替代品。]三、聚氨酯的发展史1937年，OttoBayer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。•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。英美等国1945～1947年从德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。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）。•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。•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。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。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。谢谢！