研究 开发
弹性体,2006 04 25,16(2):24~27
CHINA EL AST OM ERICS
收稿日期:2005-11-14
作者简介:贾林才(1963-),男,高级工程师,硕士导师,山西省化工研究院副院长,从事聚氨酯的研究开发及管理工作20余年,在各类期刊及行业会议上发表文章10余篇。
聚 -己内酯型热塑性聚氨酯弹性体的合成
贾林才1,赵雨花2
(1.山西省化工研究所,山西太原030021;2.中国科学院山西煤化所,山西太原030001)
摘 要:简单介绍了聚 -己内酯型热塑性聚氨酯弹性体的合成工艺,研究了聚 -己内酯分子量、硬段含量、n ( N CO )/n ( OH)和异氰酸酯结构对其性能的影响。结果表明,n ( NCO)/n ( OH)和异氰酸酯结构对热塑性聚氨酯弹性体的熔融指数、微相形态结构和物理机械性能有较大的影响。
关键词:聚 -己内酯(PCL );热塑性聚氨酯弹性体(T PU E);硬段含量
中图分类号:T Q 334.1 文献标识码:A 文章编号:1005 3174(2006)02 0024 04
热塑性聚氨酯弹性体(TPU E)是由含活泼氢的低聚物二元醇、有机二异氰酸酯化合物和小分子二醇(或二胺)扩链剂通过逐步加成聚合反应制成的线状或稍有支化或交联的高分子材料。它不仅具有交联性聚氨酯的高强度、高耐磨等橡胶特性,而且因具备线性高分子材料的热塑性能,从而使其应用得以扩展到塑料的应用领域。
早在1956年,Young [1]及其合作者首先报道了聚己内酯型TPU E 的合成。之后,Velanker S,Cooper S L [2~
4]
对聚 -己内酯(PCL)型聚氨酯
弹性体流变性能和微相形态结构进行了研究。聚己二酸酯类和聚醚型TPU E 以其原料来源广、价格低、综合性能优良及易加工性而在机械制造业、汽车工业、纺织业、皮革制造业及涂料、胶粘剂领域得到广泛应用。而PCL 型TPU E 因原料来源所限而使其应用受到限制。我国加入WTO 以后,市场逐步与国际接轨,原材料品种更加繁多,质量更加稳定,供应渠道更加畅通,从而为新产品和新市场的开发奠定了坚实的基础。笔者对PCL 型TPUE 的合成、组成与性能的关系进行了研究和讨论,将有助于PCL 型TPUE 的加工和应用。
1 实验部分
1.1 原材料
聚 -己内酯二醇(M n =1000,2000):进口;MDI:烟台万华聚氨酯股份有限公司;甲苯二异氰酸酯(T-80):进口;1,4-丁二醇(BDO):进口。1.2 合成
T PUE 的合成有预聚体法和一步法两种。本文采用一步法合成
[5]
。
将计量的聚 -己内酯二醇加入配有机械搅拌及温度计的三口烧瓶中,在搅拌下将温度加热到100~120!,在-0.85~-0.1MPa 脱水1~2h,然后将温度降至80~90!,搅拌下加入干燥并计量的BDO,混合均匀后,加入熔化并计量的MDI,在强烈搅拌下混合30~60s,倒入预先涂有脱模剂的不锈钢盘中,再放入120!的鼓风烘箱中硫化3~4h 。然后在辊温150~180!的开炼机上反复混炼5~10min,制成1~2mm 的薄片。在170~190!的平板硫化机上压制成2mm 厚的试片,室温下放置一周后测其性能。1.3 性能表征
将上述制得的试片在拉力试验机上测其物理机械性能。拉伸强度、300%定伸模量、扯断伸长率按照GB/T 528 92测定;扯断永久变形按照GB/T 529 91测定;撕裂强度按照GB/T531 92测定;邵氏硬度按照GB/1681 82测定。
熔融指数采用熔融指数仪测定,型号XR Z-400-Y 型,参数:190~200!/2160g 。
2 结果和讨论
2.1 软段分子量对TPU E 物理机械性能的影响
选择PCL 的相对分子质量为1000,1500,2000,硬段组成不变,PCL/M DI/BDO 摩尔比为1/2/1。
由图1、图2可以看出,随着软段分子量的增加,硬度、拉伸强度、300%模量和撕裂强度均降低,而扯断伸长率提高。说明其柔顺性提高,刚性降低。这是由于随着软段分子量的增大,TPU 中的硬段含量相应降低,对应的硬段体积分数也减小,导致分子间的氢键作用和分子间的相互作用力减弱,使其强度和模量性能下降。在TPU 中,分子间形成的氢键和强极性基团间形成的分子间作用力起着物理交联点的作用,从而赋予TPU
较高的物理机械性能。
图1 软段分子量对TP UE
硬度和撕裂强度的影响
图2 软段分子量对TP UE 拉伸性能的影响
2.2 硬段含量对TPU E 物理机械性能的影响
以M n =2000的PCL 为软段,改变MDI 和
BDO 相对于PCL 的质量分数,其对物理机械性能
的影响结果见图3和图4。
图3 硬段含量对TPU E 硬度和撕裂强度的影响
图4 硬段含量对TP UE 拉伸性能的影响
由图3、图4可以看出,随着硬段含量的提高,硬度、模量、撕裂强度提高,扯断伸长率降低。拉伸强度呈现先升高后缓慢降低的现象,在40%
处出现极大值。说明当硬段质量分数低于40%时,硬段分散在软段基料上,软段是连续相,随软段含量的增大,拉伸强度下降,这是由于硬段微区降低,软、硬段间的氢键作用和分子间作用力较弱,软段高伸长产生塑性流动之故。当硬段质量分数高于40%时,硬段间的氢键作用增强,并形成一定程度的结晶,分散在软段相中起填料粒子的补强作用和多功能的交联作用[5],使其硬度、模量和强度性能均有大幅度提高,尤其是撕裂强度。拉伸强度有所下降,是由于连续硬段微区微观不完善存在缺陷或裂缝而易受应力破坏所致[5]。
2.3 NC O/ OH 摩尔比对物理机械性能和熔融指数的影响
以PCL(M n =2000)为软段,PCL/MDI/BDO
25 第2期贾林才,等.聚 -己内酯型热塑性聚氨酯弹性体的合成
摩尔比约为1/8/7,考查n ( NCO)/n ( OH )的微小变化对其物理机械性能的影响。结果见图5、图6、图7
。
图5 n ( NCO )/n ( O H)对TPUE
硬度和撕裂强度的影响
图6 n ( NCO )/n ( O H)对TPUE 拉伸性能的影响
由图5、6可以看出,n ( NCO)/n ( OH )由0.975至1.05变化时,对机械性能的影响较小。但n ( NCO)/n ( OH )为0.95时的各项机械性能均较差。这是由于n ( NCO)/n ( OH )与T PUE 的分子量直接相关。n ( NCO )/n ( OH)愈接近于1,T PUE 的分子量愈大,其物理机械性能也愈好。n ( NCO)/n ( OH)大于1,过量的 NCO 基会产生一定的微交联,而赋予较好的性能,尤其可改善TPUE 的耐热性和耐压缩永久变形性。扯断伸长率却会有所降低。当n ( NCO)/n ( OH )大于1.05时,由于其交联度过高,将给加工带来困难。n ( NCO)/n ( OH)小于1时可保证所合成TPUE 的线性度(即合成全线性的TPUE)。如图7所示,随着n ( NCO)/n ( OH)的增大,熔融指数逐渐降低。一般地,熔融指数越高,高聚物的分子量越小。反
之,熔融指数愈小,其分子量则愈大。由图7可以看出,当n ( NCO)/n ( OH)为0.975~ 1.025时,熔融指数较适中,机械性能也很好,可适于挤出
成型和吹塑成型加工。当n ( NCO)/n ( OH)为0.95时,其熔融指数最大,说明其分子量较小,且物性也较差。当n ( NCO)/n ( OH)为1.05时,熔融指数最小,物性也较好,说明有一定的交联,会
直接影响其熔融加工性。
图7 n ( NCO )/n ( O H)对TPUE 熔融指数的影响
2.4 异氰酸酯结构的影响
以PCL(M n=2000)为软段,分别采用MDI 和TDI 两种不同结构的异氰酸酯,以考查异氰酸酯结构对TPU E 性能的影响,结果见表1。
表1 不同异氰酸酯结构对TP UE 性能的影响组 成
PCL/M DI/BDO PCL/TDI/BDO 摩 尔 比1/4/31/6/51/8/71/4/31/6/51/8/7
w (硬段)/%384956324249硬 度 Shore A 90--606580 Shore D 405560---100%模量/M Pa 13.817.314.7 1.4 2.1 4.1300%模量/M Pa 16.934.538.0 2.1 3.513.8拉伸强度/M Pa 51.844.941.413.827.637.2扯断伸长率/%500
400
455
600
500
400
撕裂强度/(kN m -1)
87.5131.3175.031.7
38.971.6
由表1可以看出,对于MDI 和T DI 两个体系,随着硬段含量的提高,呈现同样的规律即硬度、模量、撕裂强度均提高,扯断伸长率均降低。两个体系相比,相同的物料配比,由于T DI 的分子量小于MDI,对应的硬段含量略低于M DI 体系,就物性而言,无论是硬度,还是强度性能均相差较大。这主要是由于分子结构的差别所致。MDI 分子结构中有两个苯环,且两个 NCO 基分别对称地连在两个苯环的4位上。这种高度对
26 弹 性 体第16卷
称结构不仅赋予T PUE 刚性,还能使硬段产生结晶,硬段的高度有序还导致软硬段间产生微相分离,从而赋予T PUE 优良的物理机械性能。而
T DI-80不仅只有一个苯环且是异构体的混合物,其中80%是2,4-体,所合成的氨基甲酸酯结构是头-尾相连,无对称性可言,20%的2,6-体的氨基甲酸酯结构是肩-肩相连,具有对称性,因此,由T -80制得的TPUE 的硬段多以无定形状态与软段相混合而使软段的活动性受限,从而使制得的TPUE 具有较低的硬度和较差的机械性能。
3 结 论
(1)随着软段分子量的增大,TPU 中的硬段含量相应降低,导致分子间的氢键作用和分子间的相互作用力减弱,使其硬度、模量和强度性能均下降。
(2)当硬段质量分数高于40%时,硬段间的氢键作用增强,并形成一定程度的结晶,分散在软段相中起填料粒子的作用,使其硬度、模量和强度性能均有大幅度提高,尤其是撕裂强度提高更明显。
(3)n ( NCO)/n ( OH )由0.975至1.05变化时,对机械性能的影响较小。n ( NCO)/
n ( OH)大于1,过量的 NCO 基会产生一定的微交联,而赋予弹性体较好的性能,尤其可改善TPUE 的耐热性和耐压缩永久变形性。随着n ( NCO)/n ( OH)的增大,熔融指数降低,加工性能变差。
(4)在物料配比相同的条件下,由MDI 制得的T PUE 的物理机械性能均优于由T -80制得的TPUE 。
参 考 文 献:
[1] Young D M ,Hortletler F,S chriver L C,et al.Pol yes ter from
lactones divisi on of paint plastics and painting ink chemistry [A].130th M eeting of ACS Atlautic city[C].1956.
[2] Velanker S,Cooper S L.M icrophase separation and rheological
properti es of polyurethane m elts (?)Effect of block length [J ].M acromolecules,1998,31(26):9181~9192.
[3] Velanker S,Cooper S L.M icrophase separation and rheologi cal
properti es of polyurethane mel ts(#)Effect of block incompat ibility on the micros tructure [J ].M acromolecules,2000,33(2):382~394.
[4] Velanker S,Cooper S L.M icrophase separation and rheologi cal
properti es of polyurethane mel ts(?)Effect of block incompat ibility on the viscoelastic properties[J].M acromolecules,2000,33(2):395~403.
[5] 山西省化工研究所.聚氨酯弹性体手册[M ].北京:化学工
业出版社,2001.
Synthesis of thermoplastic polyurethane elastomer based
on polycaprolactone glycol
JIA Lin cai 1,ZHAO Yu hua 2
(1.Shanx i I nstitute of Chem ical Technology ,TaiYuan 030021,China;2.I nstitute of Coal Chem istry Chinese Academy of Sciences,T aiYuan 030001,China)
Abstract:Some thermoplastic polyurethane elastomers based on polycaprolactone glycol (PCL )w ere prepared w ith one step.The effects of soft segment molecule weig ht,hard seg ment content,n ( NCO)/n ( OH)ratio,different diisocyanate structures on physical mechanical properties of TPU E w ere studied.It w as found that different n ( NCO)/n ( OH)ratios and different diisocyanate structures have a great effect on the melt index ,the microphase morpholog y structure and physical property of TPUE.
Key words:polycaprolactone glycol;thermoplastic polyurethane elastomer;hard segment segment con tent
27 第2期贾林才,等.聚 -己内酯型热塑性聚氨酯弹性体的合成
MDI 体系聚氨酯弹性体的合成及性能 作者：刘锦春,肖建斌 聚氨酯弹性体是一种由低聚物多元醇柔性链段构成软段,二异氰酸酯及扩链剂构成硬段,硬段和软段交替排列,形成重复结构单元的嵌段聚合物,它具有硬度范围宽、耐磨性能好、机械强度高、回弹性好等特点,所以在许多领域得到了广泛的应用。通常情况下,合成聚氨酯弹性体主要有一步法、预聚物法和半预聚物法3 种方法[1 ] ,对TDI 体系,由于TDI 易挥发,毒性较大,一般采用预聚物法,预聚物中游离的－NCO 百分含量较低;而对于MDI 制备的预 聚物,虽然没有TDI 体系较大刺激气味,但MDI 体系预聚物粘度较高,操作困难,故多采用半预聚物法,该方法制得的半预聚体粘度低,其中游离－NCO 百分含量较高,可使扩链剂组分与半预聚物的粘度和混合比例相匹配。同时,针对常用聚氨酯扩链剂MOCA 使用不便的缺点,采用新型液体胺类扩链剂DMTDA[2～4 ] 制备弹性体,通过配方调整,得到配比接近、粘度接近的MDI体系双组分聚氨酯弹性体体系,可广泛用于制作聚氨酯胶辊、聚氨酯筛板等制品。 1 实验部分 1. 1 原材料 聚醚多元醇TDIOL - 1000 , 羟值为110 ±5mgKOH/ g ,聚醚多元醇TDIOL - 2000 ,羟值为56 ±5mgKOH/ g ,均为天津石化三厂生产;四氢呋喃均聚醚二醇羟值为112mgKOH/ g ,为Bayer公司产品; 4 , 4′2 二苯基甲烷二异氰酸酯( 纯MDI) ,为烟台万华聚氨酯股份有限公司产品;扩链剂DMTDA ,为杭州崇禹公司产品; 1 , 4－BDO和催化剂二月桂酸二丁基锡为市售品。 1. 2 合成及工艺 1. 2. 1 A 组分的合成 将聚醚多元醇加入三口烧瓶中, 在100 ～200 ℃,0. 096MPa 的负压下减压脱水1. 5～2h ,冷却至60 ℃,加入称量并熔化好的MDI ,在80 ±2 ℃左右反应1. 5h ,然后再脱气至无气泡,降温密封得预聚物(或半预聚物) 待用。 1. 2. 2 B 组分的制备 将聚醚多元醇、DMTDA 、1 ,4－BDO 等按一定比例称量、混匀并加热至100～120 ℃,真空脱水后加入催化剂,搅拌均匀待用。
浇注型聚氨酯 1概述 聚氨酯弹性体（PUE，PolyurethaneElastomer）是一类综合性能优良的高分子合成材料,包含有浇注型聚氨酯弹性体(CPU)、热塑型聚氨酯弹性体(TPU)和混炼型聚氨酯弹性体(MPU),微孔聚氨酯弹性体、聚氨酯防水材料、鞋底材料、铺装材料等。 CPU 在加工前成型前为粘性液体，故有“液体橡胶”之称，它是以液态低聚物多元醇、异氰酸酯和小分子扩链剂为原料，使用液体混合浇注的加工成型方法，经扩链交联反应得到固化交联的高弹性产物。CPU 成型工艺简单，形成的弹性体分子完整程度高，最大限度发挥了聚氨酯弹性体的特点，综合性能也优于 MPU 和 TPU，因而成为聚氨酯弹性体中产量最大、应用范围最广的品种。在许多工业领域中，CPU 正在逐步地取代传统金属和硫化橡胶，取得越来越广泛的应用。浇注法也是本课题制备聚氨酯弹性体采用的方法。MPU 加工的第一步是合成高粘度、储存稳定、可以混炼加工的聚氨酯生胶（线性分子，分子量为 20 000~30 000），然后在开炼机或密炼机中将其与硫化剂、促进剂、补强性填料等相混合，经成型最后硫化成具有弹性体物理化学性能的聚氨酯弹性体，可以看到，MPU 的加工方法和传统橡胶相似，因而是最早获得工业生产和应用的一种聚氨酯弹性体，但 MPU 的性能比 CPU 和 TPU 差，硬度一般在 ShoreA55~A80，工艺复杂，产量较小。TPU 常采用一步法生产，即将聚合物多元醇、二异氰酸酯和小分子扩链剂混合，在双螺杆反应器中反应，然后切粒和干燥，使用塑料挤出、注射成型的加工方法进行生产。TPU 的数均分子量较大，硬度较高。 聚氨酯弹性体是由相对分子质量大的聚醇软段和相对分子质量低的二异氰酸酯与二胺或二醇合成的硬段所构成的弹性体。软段提供弹性体的韧性、弹性和低温性能；硬段贡献弹性体的刚性、强度以及耐热性[1]。 聚氨酯弹性体具有优异的综合性能，因而广泛应用于各种领域。聚氨酯胶辊、胶轮、筛板、密封件等仍然是浇注型聚氨酯弹性体的重要产品，质量在提高、品种在增加、应用领域在扩大是其发展趋势。阻燃、耐热、阻尼、低摩擦型等聚氨酯弹性体具有广阔的市场空间和发展前景，已引起业界的高度重视。 聚氨酯弹性体分子中有大量的极性基团,同时氨基甲酸酯键可以使分子链之间形成较强的氢键交联。有效地防止了应力作用下分子链之间的滑移,使其不仅具有较高的力学性能、突出的耐磨性,还具有耐油、耐水、耐臭氧、耐辐射、耐低温、气密性好、绝缘性和较好的生物相容性等特点。再加之PUR具有加工工艺性优、易于实现工
1.1 For personal use only in study and research; not for commercial use 1.2 1.3 聚氨酯弹性体概述 聚氨酯的分子结构中含有氨基甲酸酯重复链节的高分子。它是由异氰酸脂单 体和含活泼氢的化合物逐步聚合而成。由于聚氨酯分子结构中存在大量的极性 键，以及分子间稳定的氢键，因此聚氨酯具有许多优异的性能，尤其是物理机械 性能好，耐磨，附着能力强，优良的耐高温、低温性能，耐腐蚀性优良，电性能良 好等等[1～3]。聚氨酯的用途十分广泛：可用于制造弹性纤维、弹性体、涂料、胶 黏剂、软、硬泡沫塑料、人造革等等。随着科学技术地不断发展，聚氨酯弹性 体的性能不断得到提升，新产品层出不穷，广泛应用在国防、航天、石油、医疗、体育、建材等领域，应用前景十分广阔。 For personal use only in study and research; not for commercial use 聚氨酯弹性体又称聚氨酯橡胶（ PUR），它属于特种合成橡胶。传统上按聚氨酯弹性体加工特性的不同，把它分为浇注型（ CPU）、热塑型（ TPU）和混炼型（MPU）三大类。混炼型聚氨脂弹性体是采用聚醚多元醇和异氰酸酯反应制得的固体生胶状聚合物，利用传统橡胶加工机械和加工程序，进行塑炼混炼，用模具硫化成型。浇注型聚氨脂弹性体，它是采用聚醚多元醇和异氰酸脂、扩链剂等配合剂经两步或一步法合成的线型液态聚合物，它是液体状态浇注在模具中，加热、熟化使其转化成具有一定网状结构的橡胶状固体。热塑性聚氨脂弹性体，它是使用聚醚多元醇和异氰酸酯反应生成线型的聚合物，然后经过加工成为颗粒状固 体。 聚氨酯弹性体是弹性体比较特殊的一类，其原材料种类很多，配方多种多样，可调范围很大[4～6]。聚氨酯弹性体硬度范围很宽，是介于橡胶与塑料之间一类特 殊的高分子材料。 1.4 聚氨酯弹性体合成的原料
ICS点击此处添加ICS号 点击此处添加中国标准文献分类号DB 福建省地方标准 DB XX/ XXXXX—XXXX 包装用热塑性聚氨酯弹性体（TPU） 通用技术条件点击此处添加标准名称Versatile technical for wrapping thermoplastic polyurethane elastomer (TPU) （征求意见稿） 2017-3-21发布2017-3-25实施
目次 前言............................................................................... III 1 范围 (1) 2 规范性引用文件 (1) 3 分类、规格和标记 (1) 3.1 分类 (1) 3.2 规格 (1) 3.3 标记 (1) 4 技术要求 (2) 4.1 尺寸偏差 (2) 4.2 每卷接头数和最短段长 (2) 4.3 外观 (2) 4.4 理化性能 (2) 5 试验方法 (3) 5.1 试验条件 (3) 5.2 长度和宽度的测定 (3) 5.3 每卷接头数和最短段长 (3) 5.4 厚度 (3) 5.5 外观 (3) 5.6 理化性能 (4) 5.6.1 拉伸强度 (4) 5.6.2 撕裂强力 (4) 5.6.3 层间粘合强度 (4) 5.6.4 抗穿刺力 (4) 5.6.5 防霉等级 (4) 5.6.6 耐折性 (4) 5.6.7 低温弯曲性 (4) 5.6.8 热老化性 (4) 5.6.9 耐水性 (4) 6 检验规则 (4) 6.1 检验方式 (4) 6.1.1 出厂检验 (4) 6.1.2 型式检验 (4) 6.2 抽样 (5) 6.2.1 合格项的判定 (5) 6.2.2 合格批的判定 (5)
聚氨酯弹性体介绍 一、了解聚氨酯弹性体 浇注刑聚氨酷弹性体〔Pu)是一种新兴的有机高分子材料，聚氨酯产品具有耐磨、弹性好、耐冲击、耐腐蚀的特性，聚氨酚有”耐磨王”之称。在实际应用中，其结构特点使其只有优异的耐磨性，以”耐磨橡胶".着称，‘它与金属材料相比具有重量轻、噪音低、耐损耗、加工费用低及耐腐蚀等优点;与塑料相比具有不发脆、多作为橡胶制品的更新换代产品，。并且还具有耐油，耐酸、碱，耐射线辐射等优异性能。因其卓越的性能而被广泛应用干国民经济众多领域:耐磨性(弹性体中最好)，高强度〔是普通橡胶的3-5倍)，高伸长率(500%-土1500%)，高弹性〔负载支撑容量大，减震效果好)，硬度范围宽(邵氏A20扩邵氏D70) ‘耐磨性浇注型聚氨酷乳液Pu弹性体具有杰出的耐磨性能，因此在磨损问题严重的场合有很多重要用途，特别是在采矿，石油，天然气工业。在现场使用和实验测试中，聚氨酯的耐磨性明显超过许多其他材料。“应力/应变性能浇注刑聚氨酯Pu弹性体具有较高的模量，高抗张强度及高拉伸率这些性能使得浇注的聚氨酯零件具有很好的韧性和耐用性。‘压缩性能浇注型聚氨酯弹性体与硬度相当的一般橡胶相比具有高得多的承载能力。这种高承载能力与优异的耐磨性和韧性相结合使得聚氨酯在工业实芯轮胎和工业辊筒等应用方面的优点非常突出。‘撕裂强度拼板胶撕裂强度用于实际评估这些弹性体对割裂发展的抵抗能力在实际用途中尤其是涉及冲击磨损的用途，高防撕破力是重要的，空吸塑胶浇注性聚氨酯PU弹性体在这方面远较传统的橡
胶占优势。“耐油性注性聚氨酯Pu弹性体对许多环境的影响有极佳的抵抗能力。‘它在油类和溶剂中的稳定性比普通的橡胶要好的多。产品应用:产品应用领域涉及轻工、化工、电子、纺织、医疗、建筑、建材、汽车、国防、航天、航空.机械，交通、油田矿山、、印刷机棍筒，实芯轮、体育等领域;如:板材、棒材、缓冲器、衬胶管道、同步齿形带、洁管器、工业脚轮、密封圈、防震片、筛网、胶辊、纺织罗拉片等: 聚氨酯弹体的主要优点 1、性能的可调节范围大。多项物理铸造机械性能指标均可通过对原材料的选择和配方的调整，在一定范围内变化，从而满足用户对制品性能的不同要求二譬如硬度，往往是用户对制品的一个重要指标，聚氨酯弹性体既可制成邵尔A硬度20左右的软质印刷胶辊，又可制成邵尔D硬度70以上的硬质轧钢胶棍，这是一般弹性体材料所难以做到的。聚氨酯弹性体是由许多柔性链段和刚性链段组成的极性高分子材料，随着刚性链段比例的提高和极性基团密度的增加，弹性体原强度和硬度会相应提高。 2、耐磨性能优越。特别是在有水、油等润滑介质存在的工作条件下，其耐磨性往往是普通橡胶材料的几倍到几倍到几十倍，金属材料如钢铁等虽然很坚硬，但并不一定耐磨如黄河灌溉区的大型水泵，其过流部件金属口环和保护圈经过大量泥沙的冲刷，用不了几百小时就严重磨损漏水，而采用聚氨酷弹性体包覆的口环和保护圈则连续运行1800小时仍未磨损’其他如碾米用的剥谷机胶棍、选煤用的振动筛筛板、运动场的竞赛跑道、吊车铲车用的动态油密封圈、电梯轮和旱冰鞋轮等等也都是聚氨酯弹性体的用武地。在此需提到的一点是，要提高中低硬度的聚氨酯弹性体制件的摩擦系数，改善在承载负荷下的耐磨性能，
聚氨酯应用聚氨酯是一种介于橡胶与塑料之间的高聚物，卓越的耐磨性能，被称为“耐磨之王”，卓越的耐磨性（为天然橡胶5~10倍，比丁苯橡胶高3倍）；优异的力学性能，较高的机械强度（为天然橡胶的2~3倍）；其抗张强度、断裂伸长率、抗撕裂强度等力学性能都大大优于普通橡胶材料；具有较宽的硬度适应范围，可在较宽的硬度范围内（邵氏A10~邵氏D98）保持较高的弹性，而且在高硬度下仍具有高弹性（这是其他胶种所没有的特性）；表面光洁度高；机械加工性能优越；与金属粘结性也比普通橡胶高得多，比较适合一定线速和高压力下使用；其次具有较宽的模量（材料在受力状态下应力与应变之比）范围，其模量介于普通橡胶和塑料之间；耐油脂性能优越（耐油性为丁青胶的3-5倍）、耐化学品性能较好。聚氨酯制品的耐油性能优于丁氰橡胶；耐老化性能优于天然橡胶和其他合成橡胶；耐水解，耐酸、碱溶液。聚氨酯胶辊化学性能良好，适合各种类型的油墨及印刷方法，对各类油墨、润版液、清洗剂中的溶剂成分有特殊的耐抗性。聚氨酯胶辊还适用于UV油墨胶辊及上光油胶辊等，特别是对柴油、汽油、润滑油、煤油、醇及盐水溶液有良好的耐溶剂性。再者聚氨酯制品抗辐射性能、耐臭氧性能优良；耐低温性能较好。该制品长时间连续工作的温度范围一般为80-90度,而短时间使用的温度可达120℃。 ????? 由于聚氨酯橡胶的物理、力学性能很好，所以通常多用于一些性能要求高的制品，如耐磨制品、髙强度耐油制品、高硬度和高模量制品等。聚氨酯橡胶广泛地应用在机械工业、汽车制造业、石油工业、采矿业、电器及仪表工业、皮革与制鞋工业、建筑工业以及医疗卫生和体育用品制造等领域。在汽车及机械零部件中，可用聚氨酯制造高频制动的缓冲元件、各种防振橡胶零件、橡胶弹簧、联轴器、纺织机械的零部件；在耐油制品中可制作印刷胶辊、密封件、燃油容器、油封等；在条件苛刻的摩擦环境中可用作各种输送管道和研磨设备的衬里、筛板、滤网、鞋底、摩擦传动胶轮、轴衬和轴套、刹车垫块等等。?
热塑性聚氨酯材料概况 1、热塑性聚氨酯的概述 热塑性聚氨酯(Thermoplastic Polyurethane，简称TPU)，又称聚氨基甲酸酯橡胶，简称聚氨酯橡胶，它是一种可以热塑加工、又可以溶解于某些溶剂的特种合成橡胶线性聚合物，而MPU和CPU等热固性聚氨酯，它们的特点分子中的化学交联导致的三维空间网状结构，使其具备极大的刚性，不能塑化成型。但三种聚氨酯的性能—样，强度和模量都比较高，断裂伸长率和弹性也相对比较好；耐低温、耐磨耗、耐老化、耐撕裂、耐油等特性更是极为优异。TPU作为一类高分子合成材料，具有优良的综合性能。 TPU的耐磨、耐油性，对福射以及臭氧和氧等的抵抗能力以及在化学溶剂中的稳定性都非常好，并且这种材料在很大的拉伸强度下才能使之断裂，断裂时材料达到的伸长率也较大，此外，该材料所能承受的最大压力也非常可观，且弹性模量高。近年来随着TPU研究技术的发展，适用于众多领域的TPU制品被成功研发出来，TPU产品已经在大量领域占据着不可撼动的地位，但是TPU也同时具不容忽视的缺点，如抗滑能力低。并且在TPU的加工过程中，在较小的温度变动下，TPU熔体的粘度可以在很大的范围内发生变化，这使得它的加工过程只能在一小段特定的温度范围内进行，并且它的生产成本高，TPU进一步的推广应用就是由于这些因素而被限制了。 近几年，随着两相材料的发展提升到新的高度，国内外众多学者开始将目光转向了TPU与其他物质的共混制备出性能优异的两相复合材料上。将有机粘土等能够与TPU达到良好的相容效果的特殊填料加入其中，可以使其达到某些特殊性能得以提高的目的。 2、热塑性聚氨酯制备的原料 2.1 低聚合度多元醇
聚氨酯弹性体制与改性
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1.1聚氨酯弹性体概述 聚氨酯的分子结构中含有氨基甲酸酯重复链节的高分子。它是由异氰酸脂单体和含活泼氢的化合物逐步聚合而成。由于聚氨酯分子结构中存在大量的极性键，以及分子间稳定的氢键，因此聚氨酯具有许多优异的性能，尤其是物理机械性能好，耐磨，附着能力强，优良的耐高温、低温性能，耐腐蚀性优良，电性能良好等等[1～3]。聚氨酯的用途十分广泛：可用于制造弹性纤维、弹性体、涂料、胶黏剂、软、硬泡沫塑料、人造革等等。随着科学技术地不断发展，聚氨酯弹性体的性能不断得到提升，新产品层出不穷，广泛应用在国防、航天、石油、医疗、体育、建材等领域，应用前景十分广阔。 聚氨酯弹性体又称聚氨酯橡胶（PUR），它属于特种合成橡胶。传统上按聚氨酯弹性体加工特性的不同，把它分为浇注型（CPU）、热塑型（TPU）和混炼型（MPU）三大类。混炼型聚氨脂弹性体是采用聚醚多元醇和异氰酸酯反应制得的固体生胶状聚合物，利用传统橡胶加工机械和加工程序，进行塑炼混炼，用模具硫化成型。浇注型聚氨脂弹性体，它是采用聚醚多元醇和异氰酸脂、扩链剂等配合剂经两步或一步法合成的线型液态聚合物，它是液体状态浇注在模具中，加热、熟化使其转化成具有一定网状结构的橡胶状固体。热塑性聚氨脂弹性体，它是使用聚醚多元醇和异氰酸酯反应生成线型的聚合物，然后经过加工成为颗粒状固体。 聚氨酯弹性体是弹性体比较特殊的一类，其原材料种类很多，配方多种多样，可调范围很大[4～6]。聚氨酯弹性体硬度范围很宽，是介于橡胶与塑料之间一类特殊的高分子材料。 1.2聚氨酯弹性体合成的原料 透明聚氨酯弹性体通常由低聚物多元醇、二异氰酸酯和醇类扩链剂反应合成，有出色的耐介质、耐环境性能,相容性好，对多种基材粘接性强，在机械、建筑、汽车制造、医药以及航空航天等领域得到了广泛的应用[7,8]。透明聚氨酯弹性体的研究多集中于以4,4-二异氰酸酯(MDI)、甲苯二异氰酸酯(TDI)、1, 6 - 己二异氰酸酯(HDI)和异氟而酮二异氰酸酯(IPDI)等作为硬段的聚氨酯弹性体[9]。环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)是典型的不变黄脂肪(环)族异氰酸酯, 因结构中含有六元环,其耐热性较普通脂肪族异氰酸酯有较大提高，同时由于结构中不含苯环,耐环境性能优异。
!""#年第!期精细化工原料及中间体技术贸易 聚氨酯弹性体生产技术 一、概论 $"年代末，德国法本公司研制出售浇注型聚氨酯弹性体，经过半个世纪的发展，聚氨酯以其优异的耐磨性能和卓越的力学性能受到日益广泛重视，因而发展迅速。#"年代以来各种聚氨酯胶已工业化生产，%"年代牌号超过了$""多个，近年来聚氨酯弹性体的产量以&’的年增长率递增，其原材料年增长率约()*"’，年产量都在百万吨以上，国内的研究始于*+(%年直到%")+"年代引进原材料生产装置后，聚氨酯弹性体才开始得以蓬勃发展，目前其品种仅#"多种，与国外相比大有发展空间。 聚氨酯的合成与加工，国外普遍采用自动化浇注和计算机控制的自动计量!混合!成型的一体化工艺与设备，而我国除个别大型企业引进设备外，基本上还处于机械和手工操作，本技术设备简单、成本低，适合于中小型企业及目前国内现状。 二、聚氨酯弹性体的特性、应用、及市场 聚氨酯弹性体具有以下特性： *,优异的耐磨性能，与其它几种常见材料相比，聚氨酯的磨耗最小。 !,硬度范围宽，伸长率高，它的硬度-./可从*"0 +(，此时的伸长率可达&"")%""’，是其它材料所无法相比的，因此可以制成不同硬度的聚氨酯弹性体以适应不同的需求。 $,机械负载强度大，其扯断强度为$",10 (+,(234，是天然橡胶的!0$倍。 &,撕裂强度高，说明它与金属等材料粘合力强，比天然橡胶高几倍，如聚氨酯弹性体为(!,(01"，天然橡胶为&)*+,$-千牛顿5米/。 (,其它性能，如耐油性优于腈橡胶，耐气候老化优于天然橡胶和其它合成橡胶：耐低温，)1"6仍可以使用，吸能减震效果好：生物相容性好，可用于制作人造心脏及假肢等。 由于上述特性，聚氨酯弹性体在交通运输、汽车制造、冶金、建筑、造纸、制鞋、皮革、印刷、纺织、航空航天、等工业部门有着广泛的应用前景。至今它已成为世界六大重点发展的合成材料之一。例如：实心轮胎、汽车保险杆、方向盘、座垫、火车枕木下的减震垫、泥浆泵和管道的衬里、矿用筛网、选矿设备的衬里、机械传送带、轴套、喷砂-喷丸/机上的耐磨零件、体育跑道、羽毛球场地、溜冰场、各种辊筒-如轧钢、造纸、印刷、纺织胶辊、粮食加工胶辊/、高压密封件、各种形状的密封件、装饰材料衬模等。总之，国内聚氨酯弹性体应用广泛，市场潜力很大。 三、技术路线 聚氨酯弹性体是介于橡胶与塑料之间的一种主链上含有较多氨基甲酸酯基团的高分子合成材料，通常由多元醇与异氰酸酯以及扩链剂，经过逐步聚合而成。聚氨酯弹性体制品性能优异，重现性好，以下是预聚体法生产浇注型聚氨酯弹性体的简单工艺流程： 浇注方法有多种，而其中压缩浇注法应用最广，工艺简单，投资少，它是先将预聚体与扩链剂迅速混合，脱泡，注入模具中，然后加一定压力，经加热固化成型。 四、投资估算 设备：硫化机、烘箱、反应器、真空泵等，(0%万元 材料：多元醇、异氰酸酯、扩链剂、助剂 厂房：!")*""2! 装机容量：*")*""78 五、经济效益分析 生产成本：&")("元579 目前售价：*"")*("元579 利税：(")*""元579 六、合作方式 技术转让。 材料名称聚氨酯尼龙丝天然橡胶合成橡胶 （氯丁橡胶）磨耗量（29）",()$,(&+*&#!%" 多元醇扩链剂 "" 异氰酸酯!:;<预聚体!计量!混合!成型 聚氨酯发泡剂三乙烯二胺生产技术 三乙烯二胺-=>?./又称三乙撑二胺。可以从哌嗪、:)氨乙基哌嗪、:)羟乙基哌嗪和乙二胺等原料出发进行合成。但是，工业上用哌嗪、:)氨乙基哌嗪和:)羟乙基哌嗪为原料合成三乙烯二胺存在原料稀缺和成本高的问题，而用乙二胺为原料生产三乙烯二胺则存在环境污染严重的问题。 本技术用价廉易得的一乙醇胺为原料，采用固定床反应器一步法高选择性地生产三乙烯二胺。一乙醇胺原料路线除了价廉易得之外，还有对环境污染小、对人毒害性小等优点，是近年来国内外一致追 &1 ))
对苯二异氰酸酯型聚氨酯弹性体的合成及性能研究文件类型： PDF/Adobe Acrobat 文件大小：字节 更多搜索：氰酸聚氨酯弹性体合成及性能研究 对苯二异氰酸酯型聚氨酯弹性体的合成及性能研究 黎艳飞庞坤玮区志敏 (广州华工百川自控科技有限公司 510640) 摘要:以对苯二异氰酸酯(PPDI),低聚物多元醇和小分子二元醇等为原料合成了PPDI浇注型聚氨酯弹性体,考察了不同低聚物多元醇对弹性体的物理机械性能,动态力学性能及热氧老化性能 的影响,并与MDI和TDI型聚氨酯弹性体进行了比较.结果表明,PPDI型聚氨酯弹性体较MDI, TDI型弹性体具有更低的内生热,更高的回弹性,可用于轮胎胎面材料的制备. 关键词:PPDI;聚氨酯弹性体;动态力学性能;内生热 聚氨酯弹性体(PUE)具有高强度,高模量,高伸 长率,高弹性,硬度可调以及很好的耐油,耐低温,耐 撕裂,耐化学腐蚀,耐辐射等特点,已成功地应用于 国防,矿山,机电,冶金,制鞋,纺织,汽车工业等领域 中.然而,通常的PUE长期使用温度不超过80℃, 短期使用温度不超过120℃,因此应用范围受到限 制[1].胎面材料作为轮胎与地面接触的部件,直接 承担着路面对轮胎的冲击与磨损,向路面传递汽车 的牵引和制动力,保护胎体帘线免受机械损伤,因此 对胎面材料物理机械性能要求极高,既要有高的耐 磨性,高弹性,又要内生热小,有很好的动态力学性 能.本研究根据对苯二异氰酸酯(PPDI)分子结构 对称,规整,扩链后的PUE硬段分子致密性高及良 好的相分离等特点,分别研究了不同低聚物多元醇 PPDI体系弹性体性能,并与TDI,MDI型弹性体动 态性能比较,制备了动态条件下仍然具有较好综合 力学性能的PPDI型聚氨酯弹性体,该类弹性体可
浅谈PTMG聚氨酯弹性体的生产工艺和设备 聚四氢呋喃又称聚四亚甲基醚二醇(PTMG)，化学结构式HO[(CH2)4O]n H，是由四氢呋喃开环聚合得到的端伯羟基直链均聚醚。该聚合物分子排列紧密，密度高，由于它具有醚键，因而具有良好的柔顺性和耐水解性；它不含不饱和键，因而具有耐老化性能。常用PTMG相对分子量为600-5000，随相对分子量增加，室温下其状态由粘稠状液体变化为蜡状固体。聚氨酯弹性体常用相对分子量为650，1000的PTMG。(相对分子量1800，2000的PTMG常用于生产氨纶)由于PTMG制成的聚氨酯弹性体具有较高模量和强度，优异的耐水解性、耐磨性、耐霉菌性、耐油性、动态性能、电绝缘性能和低温柔性等，特别适合用于汽车配件、电缆、薄膜、医疗器材、高性能胶辊、耐油密封体以及用于水下、地下、矿井及低温场合的制品。 1工艺和原料 1.1 工.艺 1.1.1 软段相对分子量(Mn)对弹性体物性的影响 聚氨酯弹性体是由相对分子质量大的聚醇软段和相对分子质量低的二异氰酸酯与二胺或二醇合成的硬段所构成的弹性体。软段提供弹性体的韧性、弹性和低温性能；硬段贡献弹性体的刚性、强度和耐热性能。PTMG(Mn=1000)的CPU 硬度、拉伸强度、300%的定伸应力和撕裂强度均大于PTMG(Mn=1500和Mn ＝2000)的CPU。其主要原因是当预聚体中的NCO基质量分数相同时，PTMG1000-CPU加入TDI的数量相对比PTMG2000-CPU多，即CPU中硬段含量增加，使弹性体中苯环、脲基、脲基甲酯基和氨基甲酯基增加，导致 1000-CPU的硬度、拉伸强度和撕裂强度提高。(2000-CPU的冲击弹性优于1000-CPU)。(见表1) 在PTMG结构中，醚键之间是4个碳原子的直链烃基，偶数碳原子的烃基互相排列紧密，分子间的引力太，故PTMG类CPU不仅具有良好的低温弹性和耐水解性能且机械强度也很高。由PTMG制得的预聚体在加工温度下粘度较低，釜中寿命较长，有较佳的加工成型性能，是一种高档的CPU。但因PTMG价格较贵，使其应用受到一定限制。近年来我国聚四氢呋喃生产得到飞速发展，预计2007.；年我国聚四氢呋喃的总产能将达到15.5万吨/年，超过美国的10.7万吨/年，成为世界第一大聚四氢呋喃生产大国。预计我们四氢呋喃型聚氨酯弹性体将会快速发展。 1.1.2 以四氢呋喃一氧化丙烯共聚醚TDI及MOCA为原料可生产浇注型透声胶。它无硫、透明、透声，用作水声换能器的透声包复时，可展宽平坦部份的频带，降低起伏，避免或降低因使用多层声学材料而引起的灵敏度损失等弊病，可提高水声
无卤阻燃聚氨酯研究 本文以聚醚聚氨酯材料中的热塑性聚氨酯弹性体(TPU)和水性聚氨酯(WPU)涂料作为研究对象，采用无卤阻燃技术对其进行改性，对于所设计的阻燃体系，主要考察了阻燃材料的阻燃性能及阻燃机理，并对材料的力学性能等其它相关性能进行了简单研究，具体可以分为以下三个方面： 1、采用二乙基次膦酸铝(ADP)和三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)为主阻燃剂，复配二氧化钛(TiO2)和氧化铝(Al2O3)阻燃聚醚型TPU，得到阻燃性能、力学性能、加工性能均较好的阻燃材料。当TPU/ADP/MCA/TiO2/Al2O3质量比为70/15/12/2/1时，制备的阻燃聚醚型TPU极限氧指数可达31%，垂直燃烧仅持续5s，且无滴落，阻燃级别达到V-0；拉伸强度可达24.6MPa，断裂伸长率为566%，熔融指数为 4.7g/10min。热失重分析、扫描电镜和锥形量热仪分析测试可知，TiO2和Al2O3的加入能有效提高燃烧过程的成炭量，且使得炭层更致密，同时也降低了最大热释放速率，显示出良好的阻燃协效作用。 2、采用硅溶胶对WPU涂料进行改性，当硅溶胶的添加量占总阻燃涂料质量的10%～30%时，制得的改性WPU涂料，相比纯WPU涂料，具有更好的力学性能、耐水性、阻燃性能等性能。当硅溶胶添加量为30%，此时涂料的耐燃时间可达389s，表干时间2.5h，实干时间7h，硬度可达HB，耐水性符合要求。 3、在硅溶胶(添加量30%)对WPU改性的基础上，通过添加阻燃剂三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)，其共混物经过球磨分散，获得了具有较好的阻燃性能、力学性能、耐水性等性能的阻燃涂料。研究发现当WPU/硅溶胶/MCA质量比为
聚氨酯弹性体工艺流程 一 聚氨酯弹性体的概述 、 二 聚氨酯弹性体的主要原料 、 三、聚氨酯弹性体主要生产设备 四、模具的加工 五、聚氨酯弹性体生产工艺流程 六、生产过程中注意事项 一 聚氨酯弹性体的概述 、 所谓弹性体是指玻璃化温度低于室温，扯断伸长率〉50%，外力撤出后复原性比较好的高分子材料，而玻璃化温度高于室温的高分子材料称为塑料。在弹性体中，其扯断伸长率较大＜＞200% ）、100%定伸应力较小＜如V 30Mpa ）、弹性较好的可称为橡胶。所以弹性体是比橡胶更为广泛的一类高分子材料。 聚氨酯弹性体，又称聚氨酯橡胶是弹性体中比较特殊的一大类，其原材料品种繁多，配方各种各样，可调范围很大。聚氨酯弹性体硬度范围很宽，低至绍尔A10 以下的低模量橡胶，高至绍尔D85 的高抗冲击橡胶弹性材料。所以聚氨酯弹性体的性能范围很宽，是介于从橡胶到塑料的一类高分子材料。二、聚氨酯弹性体主要原材料 聚氨酯弹性体用的原料主要是三大类，即低聚物多元醇、多异氰酸酯和扩链剂＜交联剂）。除此之外，有时为了提高反应速度，改善加工性能及制品性能，还需加入某些配合剂。下面只对生产的聚氨酯鞍座所用原材料进行具体描述。 反应过程：多元醇与二异氰酸酯反应，制成低分子量的预聚体；经扩链反应，生成高分子量聚合物；然后添加适当的交联剂，生成聚氨酯弹性体。其工艺流程如
下： 2.1低聚物多元醇 聚氨酯用的低聚物多元醇平均官能度较低，通常为2或2~3.相对分子质量 为400~6000，但常用的为1000~2000.主要品类有聚酯多元醇、聚醚多元醇、聚&己内酯二醇、聚丁二烯多元醇、聚碳酸酯多元醇和聚合物多元醇等。它们在合成聚氨酯树脂中起着非常重要的作用。一般可通过改变多元醇化合物的种类、分子量、官能度与分子结构等调节聚氨酯的物理化学性能。 2.1.1聚酯多元醇 聚酯多元醇简称聚酯，是聚氨酯弹性体最重要的原料之一。它是由二元羧酸和多元醇缩聚而成，最常用的二元羧酸是己二酸，最常用的多元醇有乙二醇、丙二醇、丁二醇、二乙二醇。此外，一些特殊聚酯还用戊二醇、乙二醇、三羟甲基丙烷、甘油等多元醇。因为可用的多元醇品种多，所以聚酯的分子结构多种多样，品种牌号也较多。为了得到端羟基聚酯，必须用过量的多元醇与二元羧酸反应。 一般采用间歇法生产聚酯。其反应过程分为酯化反应和酯交换反应两个阶段。生 产装置大同小异，一般工艺流程，主要设备包括缩合釜、分馏冷凝器、冷凝器、计量罐、真空系统、加热冷却系统和控制系统。整个系统的气密性要求十分严格。缩合釜搅拌轴可采用端面机械密封。加料顺序先加多元醇和配合剂，后加已二酸，然后充氮。酯化反应从加热升温开始到220~25 0C后约1h基本完成。此阶段主要是常压脱水过程，生成低分子聚酯和缩合水。当升温到135C左右时酯 化反应最激烈，生成大量缩合水。因为缩合水的蒸发会发生大量气泡上升，用1，4-
聚氨酯弹性体的特性与应用 1.聚氨酯弹性体的特性 聚氨酯弹性体的综合性能出众，任何其他橡胶和塑料都无与伦比。而且聚氨酯弹性体可根据加工成型的要求进行加工，几乎能用高分子材料的任何一种常规工艺加工，如混炼模压、液体浇注、熔融注射、挤出、压延、吹塑、胶液涂覆、纺丝和机械加工等。聚氨酯弹性体的用途十分广泛，产品几乎遍及多用领域。聚氨酯弹性体综合性能出众，主要表现在弹性体兼备了从橡胶到塑料的许多宝贵特性。 （1）硬度范围宽。而且在高硬度下仍具有良好的橡胶弹性和伸长率。 （2）强度高。在橡胶硬度下他们的拉伸强度和撕裂强度比通用橡胶高得多；在塑料硬度下，他们的冲击强度和弯曲强度又比塑料高得多。 （3）性能的可调节范围大。多项物理机械性能指标均可通过对原材料的选择和配方的调整，在一定范围内变化，从而满足用户对制品性能的不同要求 （4）耐磨。有“耐磨橡胶”的佳称。特别是在有水、油等润湿介质存在的工作条件下，其耐磨性往往是普通橡胶材料的几倍到几十倍。金属材料如钢铁等虽然很坚硬，但并不一定耐磨，如黄河灌溉区的大型水泵，其过流部件金属口环和保护圈经过大量泥沙的冲刷，用不了几百小时就严重磨损漏水，而采用聚氨酯弹性体包覆的口环和保护圈则连续运行1800小进仍未磨损。其它如碾米用的砻谷机胶辊、选煤用的振动筛筛板、运动场的径赛跑道、吊车铲车用的动态油密封圈、电梯轮和旱冰鞋轮等等也都是聚氨酯弹性体的用武之地。在此需提到的一点是，要提高中低硬度聚氨酯弹性体制件的摩擦系数，改善在承载负荷下的耐磨性能，可在这类聚氨酯弹性体中添加少量二硫化铝、石墨或硅油等润滑剂。 （5）耐油。聚酯型聚氨酯弹性体的耐油性不低于丁腈橡胶，与聚硫橡胶相当。（6）耐臭氧性能优良。 （7）吸震、抗辐射和耐透气性能好。 （8）加工方式多样，适用性广泛。聚氨酯弹性体既可跟通用橡胶一样采用塑炼、混炼、硫化工艺成型(指MPU)；也可以制成液体橡胶，浇注模压成型或喷涂、灌封、离心成型(指CPU)；还可以制成颗粒料，与普通塑料一样，用注射、挤出、压延、吹塑等工艺成型(指CPU)。模压或注射成型的制件，在一定的硬度范围内，还可以进行切割、修磨、钻孔等机械加工。加工的多样性，使聚氨酯弹性体的适用性十分广泛，应用领域不断扩大。 这些优点正是聚氨酯弹性体在军工、航天、声学、生物学等领域获得广泛应用的原因。 聚氨酯弹性体的不足方面： （1）内生热大，耐高温性能一般，特别是耐湿热性能不好。正常使用温度范围是-40~120℃使用。若需在高频振荡条件或高温条件下长期作用，则必须在结构设计或配方上采取相应改性措施。 （2）不耐强极性溶剂和强酸碱介质。在一定温度下，醇、酸、酮会使聚氨酯弹性体溶胀和降解，氯仿、二氯甲烷、二甲基甲酰胺、三氯乙烯等溶剂在常温下就会使聚氨酯弹性体溶胀 下面详细介绍聚氨酯弹性体的主要性能。
聚氨酯应用 聚氨酯是一种介于橡胶与塑料之间的高聚物，卓越的耐磨性能，被称为“耐磨之王”，卓越的耐磨性（为天然橡胶5~10倍，比丁苯橡胶高3倍）；优异的力学性能，较高的机械强度（为天然橡胶的2~3倍）；其抗张强度、断裂伸长率、抗撕裂强度等力学性能都大大优于普通橡胶材料；具有较宽的硬度适应范围，可在较宽的硬度范围内（邵氏A10~邵氏D98）保持较高的弹性，而且在高硬度下仍具有高弹性（这是其他胶种所没有的特性）；表面光洁度高；机械加工性能优越；与金属粘结性也比普通橡胶高得多，比较适合一定线速和高压力下使用；其次具有较宽的模量（材料在受力状态下应力与应变之比）范围，其模量介于普通橡胶和塑料之间；耐油脂性能优越（耐油性为丁青胶的3-5倍）、耐化学品性能较好。聚氨酯制品的耐油性能优于丁氰橡胶；耐老化性能优于天然橡胶和其他合成橡胶；耐水解，耐酸、碱溶液。聚氨酯胶辊化学性能良好，适合各种类型的油墨及印刷方法，对各类油墨、润版液、清洗剂中的溶剂成分有特殊的耐抗性。聚氨酯胶辊还适用于UV油墨胶辊及上光油胶辊等，特别是对柴油、汽油、润滑油、煤油、醇及盐水溶液有良好的耐溶剂性。再者聚氨酯制品抗辐射性能、耐臭氧性能优良；耐低温性能较好。该制品长时间连续工作的温度范围一般为80-90度,而短时间使用的温度可达120℃。 由于聚氨酯橡胶的物理、力学性能很好，所以通常多用于一些性能要求高的制品，如耐磨制品、髙强度耐油制品、高硬度和高模量制品等。聚氨酯橡胶广泛地应用在机械工业、汽车制造业、石油工业、采矿业、电器及仪表工业、皮革与制鞋工业、建筑工业以及医疗卫生和体育用品制造等领域。在汽车及机械零部件中，可用聚氨酯制造高频制动的缓冲元件、各种防振橡胶零件、橡胶弹簧、联轴器、纺织机械的零部件；在耐油制品中可制作印刷胶辊、密封件、燃油容器、油封等；在条件苛刻的摩擦环境中可用作各种输送管道和研磨设备的衬里、筛板、滤网、鞋底、摩擦传动胶轮、轴衬和轴套、刹车垫块等等。 1、在矿山方面： （1）矿用筛板和筛网：筛分设备是矿山、冶金、煤炭、建材等工业的主要装备，其关键部件是将大小不同固体颗粒分离开来的筛板，用CPU筛板代替传统的钢质筛板，重量可大大降低，能耗降低，易于模制出断面结构合理的筛孔和弹性，克服了物料卡孔造成筛分效率下降的问题。且有降低噪音，使使用寿命大大提高。再者不易堵筛，不易沾筛，因为聚氨酯属高分子物质，分子结合极性小，不与潮湿物沾附，发生堆积现象。 （2）选矿设备衬里：采矿的选矿设备很多，最易磨损，采用CPY衬里后，使用寿命可提高3~10倍，总成本大大下降。 （3）球磨机衬里：用CPU作筒衬，既节约钢材，减轻重量，又节约动力和能耗，使用寿命可提高2~5倍。 （4）提升机磨擦衬块，用具有高磨擦系数和高耐磨的CPU代替工程兼，可使提升能力和使用寿命大大提高。 2、机械工业方面： （1）胶辊： ①冶金胶辊：由于成本考虑，CPU胶辊，目前主要用于工作环境恶劣，质量要求高的场合，如夹送辊、张力辊、压轧辊、传送辊、导向辊、裁板联辊、托辊和薄板彩涂胶辊等，例如冷轧辊属硬质胶辊，硬度：邵A90±5，拉伸强度＞40MPa，伸长率＞400%，阿克隆磨耗＜0.08cm3/1.61KM，与钢轴芯剥离强度＞500KN/m，张力胶辊尺寸较大φ1.5~1.7m，长1.7~2m，胶厚20mm，要求强度高，压缩变形小，耐磨性高。薄板彩涂胶辊：用于涂覆不锈钢板彩色涂料，除耐磨外，且要求耐涂料腐蚀，具有较好回弹性，使彩色印刷均匀美观。（硬度常为邵A40~60） ②印刷胶辊：分为铅印胶辊（邵A20~30），胶印胶辊（邵A38~45）和高速印刷胶辊等，由于CPU硬度低、强度高、弹性和耐磨、耐油墨等性能，非常适合作低硬度的高速印刷胶辊。
聚氨酯弹性体工艺流程 一、聚氨酯弹性体的概述 二、聚氨酯弹性体的主要原料 三、聚氨酯弹性体主要生产设备 四、模具的加工 五、聚氨酯弹性体生产工艺流程 六、生产过程中注意事项 一、聚氨酯弹性体的概述 所谓弹性体是指玻璃化温度低于室温, 扯断伸长率＞50%, 外力撤出后复原性比较好的高分子材料, 而玻璃化温度高于室温的高分子材料称为塑料。在弹性体中, 其扯断伸长率较大( ＞200%) 、
100%定伸应力较小( 如＜30Mpa) 、弹性较好的可称为橡胶。因此弹性体是比橡胶更为广泛的一类高分子材料。 聚氨酯弹性体, 又称聚氨酯橡胶是弹性体中比较特殊的一大类, 其原材料品种繁多, 配方各种各样, 可调范围很大。聚氨酯弹性体硬度范围很宽, 低至绍尔A10以下的低模量橡胶, 高至绍尔D85的高抗冲击橡胶弹性材料。因此聚氨酯弹性体的性能范围很宽, 是介于从橡胶到塑料的一类高分子材料。 二、聚氨酯弹性体主要原材料 聚氨酯弹性体用的原料主要是三大类, 即低聚物多元醇、多异氰酸酯和扩链剂( 交联剂) 。除此之外, 有时为了提高反应速度, 改进加工性能及制品性能, 还需加入某些配合剂。下面只对生产的聚氨酯鞍座所用原材料进行具体描述。 反应过程: 多元醇与二异氰酸酯反应, 制成低分子量的预聚体; 经扩链反应, 生成高分子量聚合物; 然后添加适当的交联剂, 生成聚氨酯弹性体。其工艺流程如下: 2.1 低聚物多元醇
聚氨酯用的低聚物多元醇平均官能度较低, 一般为2或2~3.相对分子质量为400~6000, 但常见的为1000~ .主要品类有聚酯多元醇、聚醚多元醇、聚ε-己内酯二醇、聚丁二烯多元醇、聚碳酸酯多元醇和聚合物多元醇等。它们在合成聚氨酯树脂中起着非常重要的作用。一般可经过改变多元醇化合物的种类、分子量、官能度与分子结构等调节聚氨酯的物理化学性能。 2.1.1聚酯多元醇 聚酯多元醇简称聚酯, 是聚氨酯弹性体最重要的原料之一。它是由二元羧酸和多元醇缩聚而成, 最常见的二元羧酸是己二酸, 最常见的多元醇有乙二醇、丙二醇、丁二醇、二乙二醇。另外, 一些特殊聚酯还用戊二醇、乙二醇、三羟甲基丙烷、甘油等多元醇。由于可用的多元醇品种多, 因此聚酯的分子结构多种多样, 品种牌号也较多。为了得到端羟基聚酯, 必须用过量的多元醇与二元羧酸反应。一般采用间歇法生产聚酯。其反应过程分为酯化反应和酯交换反应两个阶段。生产装置大同小异, 一般工艺流程, 主要设备包括缩合釜、分馏冷凝器、冷凝器、计量罐、真空系统、加热冷却系统和控制系统。整个系统的气密性要求十分严格。缩合釜搅拌轴可采用端面机械密封。加料顺序先加多元醇和配合剂, 后加已二酸, 然后充氮。酯化反应从加热升温开始到220~250℃后约1h基本完成。此阶段主要是常压脱水过程, 生成低分子聚酯和缩合水。当升温到135℃左右时酯化反应最激烈, 生成大量缩合水。由于缩合水的蒸发会发生大量气泡上升, 用
浅谈热塑性聚氨酯弹性体（TPU）母料的生产技术及设备 温州飞龙机电设备工程有限公司陈鑫实 Http：//https://www.doczj.com/doc/4714688210.html, 摘要：本文简介了热塑性聚氨酯弹性体（TPU）母料的生产工艺有主要设备。 关键词：TPU、双螺栓连续法、传送床连续法。 热塑性聚氨酯弹性体（TPU），是由低聚物多元醇软段与二异氰酸酯—扩链剂硬段构成的线性嵌段共聚物。它和其他热塑性塑料相似，室温下具有橡胶弹性和塑料特性，高温下会熔成粘流体，可由注塑机加工（如挤出、注射、压延、吹塑、模压等），无需混炼与硫化等后处理工艺，可节约能量，且制品可回收再利用。TPU是加热可塑化，溶剂可溶解的聚氨酯弹性体。与MPU（混炼型聚氨酯弹性体）和CPU（浇注型聚氨酯弹性体）比较，化学结构上没有或少有化学交联，分子基本上是线性的，而存在一定的物理交联。它具有高模量、高强度、高伸长和高弹性。优良的耐磨、耐油、耐低温、耐老化性能。可用一般塑料加工方法生产各种制品，废料可回收利用，可广泛使用助剂与填料，以改善某些物理性能、加工性能或降低成本。 1、分类： 1.1按结构特点分：（1）全热塑型：分子之间不存在化学交联链，仅有以氢键为主的物理交联键，可溶于DMF等溶剂，其异氰酸酯指数（NCO/OH）r0≤1。 （2）半热塑型：分子之间含有少量脲基甲酸酯化学交联剂键，是热塑性和热固性的聚合物，由于其颗粒中存有少量异氰酸酯基，故贮存中必须避免接触水分。为使制品成型后的交联反应趋于完全，须进行加热熟化，其再生利用较难（其化学键在150℃以上时会断裂，才能复用）但少量的化学交联键的存在对改善制品的压缩永久变形和耐化学品性能有所改进。 1.2按制备的原料分：（1）聚酯型：其耐热与机械性能比聚醚型优越。 （2）聚醚型：指以PPG或PTMG为原料制成的TPU，PPG型物性较差，较少实用，而PTMG 型价格较高，仅用于一些特需之处。 2、原料和配方： 2.1原料 2.1.1聚醇 1）聚酯多元醇（PES） 聚己二酸乙二醇酯，Mn 2000，羟值55±3 mgKOH/g（PEA-2000） 聚己二酸乙二醇丁二醇酯Mn 2000，羟值56±3 mgKOH/g（PEB-2000） 2）聚醚多元醇（PET） ①聚氧化丙烯二醇二醇（PPG）Mn 2000，羟值56±3 mgKOH/g ②聚四氧呋喃二醇（PTMG）Mn 2000，羟值56±3 mgKOH/g。 2.1.2二异氰酸酯，常用MDI（价格较低，来源方便，全面的经济技术效果好），它具有环状、紧 密、对称的核能加强TPU物性。二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）（芳香族）纯MDI在常温下为白色或微黄色固体，加热时有刺激性臭味，熔点≥38℃，沸点194~199℃/5mmHg，密度： 1.19。分子式及分子量：C15H10N2O2；250 2.1.3扩链剂（低分子二醇）： 1，4丁二醇（BDO）（脂肪开链二醇） 为无色油状液体，极易吸水，相对分子量M=90.1、密度1.02，沸点：229.5℃，熔点20.1℃ 2.2配方： PES（M W2000，二官能度）1摩尔 MDI 3摩尔 BDO 2摩尔 异氰酸酯指数R=（NCO/OH）=0.97~1.03 性能：密度 1.2 硬度（邵A）70-95