聚氨酯的性能及其改进

聚氨酯及其特点聚氨酯及其特点00聚氨酯及其特点1．聚氨酯聚氨酯是一类含有重复的氨基甲酸酯链段的高分子化合物。

应当注意的是，它是一大类聚合物的统称。

它是由含有-NCO基团的异氰酸酯与含有活泼氢的化合物反应的产物。

利用这类反应可以得到的产品有聚氨酯软泡(俗称海绵)、硬泡、弹性体、微孔泡沫、自结皮泡沫、黏合剂、涂料、纤维等。

这些产品的应用领域涉足工业、农业、日常生活、国防等国民经济及军事等各领域。

就其应用的广泛程度及其应用的跨度而言，几乎没有另外一种合成材料能与之相提并论。

这些都离不开其独特的制造方法和优异的物理性能以及合理的经济指标，这对于其迅速的发展速度起到极大地推动作用。

我国的聚氨酯工业虽然比较发达国家而言，起步很晚，但是增长速度之快已经令世界震惊。

在近20年间，其平均增长速度超过了12％，有的品种则达到了20％以上。

在建筑行业的应用也取得了惊人的进展，尤其是在建筑的保温方面，近年来已成为了重要的并广为人知的材料。

2．聚氨酯泡沫--其应用如何氨酯泡沫是聚氨酯大类中，最为重要的子项之一，也是聚氨酯中最主要的品种。

聚氨酯泡沫又可分作诸多子项，但一般分作硬质泡沫(简称"硬泡")，软质泡沫(简称"软泡")和半硬质泡沫。

其中硬泡是建筑领域最为重要的一种材料，它是一种具有一定刚性的泡沫塑料严品，其主要用于保温、充填和隔声等。

在保温方面的应用有：冰箱、热水器、太阳能、水箱、建筑屋面、冷库、活动板房、冷藏车、保温集装箱、粮库保温、啤酒罐体及桶类、城市集中供热管道、化工管、罐类、船舶等。

在充填方面的应用有：防盗门及车库门内夹层的充填，建筑物穿壁管、线的封堵，雷达天线罩，矿井封闭，隧道的防水渗透及顶板加固材料等。

用于隔声方面有：大型建'筑物，如会议厅、游泳馆，剧场等天花板，机车顶部的吸声等。

软．泡是一类柔性聚氨酯泡沫、其品种主要有大块软泡(俗称"海绵")、高回弹软泡、自结皮泡沫以及热模塑软泡。

聚氨酯十大优点1、保温效能好硬泡体喷涂聚氨酯是一种高分热固型聚合物，是优良的保温材料，其导热系数为0.015~0.025W/(m·k),永久性的机械锚固、临时性的固定、穿墙管道、或者外墙上的附着物的固定，往往会造成局部热桥，而采取聚氨酯喷涂工艺，由于硬泡体喷涂聚氨酯与一般墙体材料粘结强度高，无须任何胶粘剂和锚固件，是一种天然的胶粘材料，能形成连续的保温层，保证了保温材料与墙体的共同作用并有效阻断热桥。

2、稳定性强硬泡聚氨酯喷涂与基层墙体牢固结合，是保证外保温层稳定性的基本前提。

对于墙体，其表面应做界面处理，如果面层存在疏松、空鼓情况，必须认真清理，以确保硬泡聚氨酯喷涂保温层与墙体紧密结合。

硬泡聚氨酯喷涂外保温体系应能抵抗下列因素综合作用的影响，即在当地最不利的温度与湿度条件下，承受风力、自重以及正常碰撞等各种内外相结合的负载，保温层仍不与基层底分离、脱落以及在潮湿状态下保持稳定。

3、有较好的防火性能尽管硬泡体聚氨酯喷涂保温层处于外墙外侧，防火处理仍不容忽视，聚氨酯在添加阻燃剂后，是一种难燃自熄性的材料，它与胶粉聚苯颗粒浆料复合，组成一个防火体系，能有效地防止火灾蔓延。

建筑处墙表面及门窗口等侧面，全部用防火胶粉聚苯颗粒材料严密包覆，不得有敞露部位，采用厚型胶粉聚苯颗粒防水抹灰面层有利于提高保温层的耐火性能。

4、抗湿热性能优良（1）水密性好硬泡聚氨酯材料有优良的防水、隔汽性能，材料不含水，吸水率又很低，能很好地阻断水和水蒸汽的渗透，使墙体保持一个良好、稳定的绝热状况，是目前其他保温材料很难实现的。

硬泡聚氨酯喷涂外保温墙体的表面无接缝处、孔洞周边、门窗洞口周围等处严密，使其具有良好的防水性能，避免雨水进入内部造成危险。

国外许多工程的实践证明，吸水的面层或者面层中存在缝隙，在雨水渗入和严寒受冻的情况下，容易遭受冻坏。

（2）墙内不会结露在墙体内部或者在保温层内部结露都是有害的，在新建墙体干燥过程中，或者在冬季条件下，室内温度较高的水蒸汽向室外迁移时由于受到硬泡聚氨酯的阻隔，墙内不可能结露。

水性聚氨酯及其改性方法水性聚氨酯（Waterborne Polyurethane，WPU）是一种以水为分散介质的聚氨酯树脂。

相比于传统的有机溶剂型聚氨酯树脂，水性聚氨酯具有环保、无毒、低挥发性、易操作以及涂膜性能优良等特点。

因此，在目前的涂料、胶黏剂、纺织品等领域得到了广泛的应用。

水性聚氨酯的制备方法主要有两种：溶剂法和水分散法。

溶剂法是先将聚合物和有机溶剂混合，然后加入异氰酸酯单体进行反应，最后除去有机溶剂得到产品。

溶剂法制备的水性聚氨酯具有分散性好、颗粒细、粘度低等特点。

而水分散法是利用乳化剂或分散剂使聚合过程发生在水中，再通过蒸发水分形成聚氨酯分散体，最后通过过滤去除杂质得到产品。

水分散法制备的水性聚氨酯无需有机溶剂，更加环保。

1.交联改性：通过引入交联剂，如多异氰酸酯、多醇等，使聚氨酯形成三维网络结构，增强其耐磨性、耐化学品性、耐温性等性能。

2.聚合物分散法：将其他合成树脂或聚合物分散到水性聚氨酯中，形成复合体系，提高涂膜的性能，如增强耐候性、耐刮擦性、硬度等。

3.功能性改性：在水性聚氨酯体系中引入改性剂，如改善流平性和润湿性的表面活性剂、增强抗静电的导电剂等，以增强涂膜的特殊性能。

4.纳米增强：通过引入纳米颗粒，如氧化锌、氧化硅等，以增加涂层的硬度和耐用性。

5.共聚改性：将其他具有特殊功能的单体引入水的聚氨酯反应体系中，并进行聚合，以获得具有特殊性能的共聚物。

综上所述，水性聚氨酯作为一种环保、优良性能的树脂，广泛应用于各个领域。

通过不同的改性方法，可以进一步提高水性聚氨酯的性能，满足不同应用领域的需求。

随着技术的进步，水性聚氨酯的制备方法和改性方法也将不断创新和发展。

随着各国环保法规的确立和环保意识的增强，传统的溶剂型涂料中的挥发性有机化合物（VOC）的排放越来越受到限制。

因此，开发低污染环保型的水性涂料、粉末涂料、高固含量涂料和光固化涂料已成为开发的主要方向。

水性聚氨酯（PU）涂料具有良好的物理机械性能和优良的耐寒性。

但是，由于单一PU乳液存在自增稠性差，固含量低，乳胶膜的耐水性差，光泽性较差，机械强度不及丙烯酸树脂，且成本较高等缺陷，其应用受到一定的限制。

而聚丙烯酸酯（PA）乳液具有较好的耐水性、物理机械性能和耐候性能，故PU和PA在性能上具有互补性。

所以将聚氨酯乳液与聚丙烯酸酯乳液复合制备水性聚氨酯一聚丙烯酸酯（PUA）复合乳液，兼有聚氨酯乳液和聚丙烯酸酯乳液的优良特性，成本较低，具有较好的应用前景。

利用有机硅和有机氟对水性聚氨酯进行改性，将各自优点融合起来，突出了环保和高效的特点，获得了更优的特性，因而得到人们的广泛关注与快速发展。

有机硅材料具有耐高低温、耐老化、耐臭氧、电绝缘耐燃、无毒、无腐蚀和生理惰性等优异性能，因而是聚氨酯改性产品的理想材料。

另外，由于氟原子半径小，电负性强、碳氟键键能高，因此赋予了氟涂料极好的利紫外线和核辐射性、柔韧性，优良耐磨性，低表面能，高抗张强度，高电阻率和高耐候性，含氟的聚氨酯树脂涂料就是一种可常温固化的具优异性能的涂料品种。

1.2 水性聚氨酯概述聚氨酯是聚氨基甲酸酯的简称。

凡是在高分子主链上含有许多重复的-NHCOO-基团的高分子化合物通称为聚氨基甲酸酯（Ployurethnae，简称PU）。

通常所说的聚氨酯系由二元或多元有机异氰酸酯与二元或多元醇化合物（聚醚多元醇或聚酯多元醇）相互反应而得的，其大分子主链是由玻璃化温度低于室温的柔性链段和玻璃化温度高于室温的刚性链段嵌段而成的依据聚氨酯材料的本身结构，可以分为体形与线形，一般由于所用原料官能团数目的不同，可以合成体形或线形结构的高分子，如当有机异氰酸酯和多元醇化合物均为二官能团时，即可得到线形结构得高聚物，若其中之一种或两种，部分或全部具有三个及三个以上官能团时则得到体形结构的聚合物，由于聚合物的结构不同，性能也不一样，利用这些性质，聚氨酯类聚合物可以用在橡胶、塑料、纤维、涂料、猫合剂、皮革、染整纺织等方面[1]。

提高聚氨酯耐温性聚氨酯弹性体是以二异氰酸酯和低聚物多元醇为基本原料聚合而成的高分子材料，具有机械性能好、耐磨耗、耐油、耐撕裂、耐化学腐蚀、耐射线辐射、粘接性好等优异性能，但其使用温度一般不超过80℃，100℃以上材料会软化变形，机械性能明显减弱，短期使用温度不超过120℃，严重限制了其广泛应用。

因此，许多研究机构及学者对聚氨酯弹性体耐热形变性能进行了研究，并制备了许多耐热性能优良的材料，使其在较高的温度下具有较好的机械性能。

但是聚氨酯弹性体结构的复杂性，影响其耐热形变因素很多。

作者从低聚物多元醇、异氰酸酯、扩链剂、催化剂、聚合工艺条件、引入分子基团、加入填料、与纳米材料复合等方面综述了弹性体耐热性的影响因素。

1原料对聚氨酯弹性体耐热性影响聚氨酯弹性体由软段(低聚物多元醇，主要分为聚酯型、聚醚型和聚烯烃型多元醇等)和硬段(二异氰酸酯和扩链剂)组成。

低聚物多元醇的相对分子质量是多分散的，而多异氰酸酯往往是多种异构体的混合物，异构体的存在会破坏硬段的规整性，使得弹性体的耐热性降低。

严格控制原料的纯度，降低缩二脲和脲基甲酸酯等热稳定性差的基团的摩尔分数，可以提高弹性体耐热性。

1.1低聚物多元醇不同结构的低聚物多元醇与相同异氰酸酯反应生成的氨基甲酸酯，其热分解温度相差很大，伯醇最高，叔醇最低，这是由于靠近叔碳原子和季碳原子的键最容易断裂的缘故。

由于酯基的热稳定性比较好，而醚基的碳原子上的氢容易被氧化，所以聚酯型聚氨酯耐热性能比聚醚型聚氨酯好。

由聚酯所制备的聚氨酯，聚酯类型的不同对热性能几乎没有太大的影响。

对于聚醚型聚氨酯，聚醚的类型对其耐热性能有一定的影响，如由甲苯二异氰酸酯(TDI)、3,3'-二氯-4,4'-二苯基甲烷二胺(MOCA)分别与聚氧化丙烯二醇和聚四氢呋喃醚二醇(PTMG)所制备的聚氨酯，放入121℃环境下老化7天后，二者的拉伸强度存在明显差别，前者室温下拉伸强度保留率为44%，而后者保留率为60%。

聚氨酯胶粘剂的研究进展合成改性与应用聚氨酯胶粘剂是一种广泛应用于工业生产中的粘合剂，具有优异的粘附性能和机械性能，同时还具有耐化学腐蚀、耐热、耐候性和电绝缘性等优良特性。

随着科学技术的不断发展和进步，人们对聚氨酯胶粘剂的研究不断深入，合成改性技术也不断提升，应用领域也日益拓展。

本文将对聚氨酯胶粘剂的研究进展、合成改性与应用进行综述。

一、聚氨酯胶粘剂的研究进展1. 合成方法聚氨酯胶粘剂的合成方法主要包括溶液聚合法、乳液聚合法、热固法和辐射固化法等。

溶液聚合法是目前应用最为广泛的一种合成方法，通过二元异氰酸酯与双官能度化合物（如聚醚、聚酯等）反应得到聚氨酯，再将聚氨酯与单官能度原料进行加成反应得到胶粘剂。

2. 结构特征聚氨酯胶粘剂的结构特征主要取决于原料的选择和反应条件的控制。

通常情况下，聚氨酯胶粘剂具有交联结构，即聚氨酯分子链之间存在交联点，这种交联结构决定了聚氨酯胶粘剂的机械性能和耐化学性能。

3. 性能改进近年来，随着聚氨酯胶粘剂的研究深入，人们通过改变原料配方、引入新的功能单体和采用新的合成方法等手段，不断提升聚氨酯胶粘剂的性能，使其在粘接强度、耐热性、耐老化性和电绝缘性等方面有了显著改进。

二、聚氨酯胶粘剂的合成改性1. 功能单体的引入在聚氨酯胶粘剂的合成过程中，引入具有特定功能基团的单体可以有效改善胶粘剂的性能。

引入含硅单体可以提高胶粘剂的耐热性和耐老化性，引入含氟单体可以提高胶粘剂的耐化学腐蚀性能。

2. 交联剂的选择聚氨酯胶粘剂的交联剂对其性能也有着重要影响。

合适的交联剂可以提高胶粘剂的强度和硬度，改善其耐热性和耐溶剂性能。

常用的交联剂包括异氰酸酯、聚醚二元醇、聚醚多元醇等。

3. 分子量控制分子量是影响聚氨酯胶粘剂性能的重要因素之一。

合适的分子量可以提高胶粘剂的粘接强度和柔韧性，同时还能影响胶粘剂的固化速度和成膜性能。

三、聚氨酯胶粘剂的应用1. 汽车制造聚氨酯胶粘剂在汽车制造中有着广泛的应用，主要用于车身板件、玻璃钢制品和橡胶制品等的粘接。

聚氨酯材料的制备与改性研究聚氨酯是一种重要的高分子材料，广泛应用于建筑、汽车、航空、家具等领域。

其优异的力学性能、化学性能和物理性能，使得它成为一种理想的选择。

聚氨酯材料的制备和改性研究也成为了材料科学领域的一大热点。

一、聚氨酯材料的制备方法聚氨酯材料的制备方法分为两种：一种是采用聚酯型原料，以异氰酸酯为交联试剂，制备出聚氨酯预聚物，再使用增塑剂等添加剂形成具有所需要性能的材料。

另一种是聚醚型原料，首先聚醚醇与异氰酸酯反应制得预聚物，然后再加入交联试剂和添加剂，形成材料。

但无论采用哪种方法，其基本反应都是异氰酸酯和羟基化合物反应形成尿素键、肽键等，形成交联结构，这种反应称为聚氨酯化。

制备出的聚氨酯材料可以通过改变原料的组成、反应条件等途径，调节材料的物理性能和力学性能。

例如，改变交联试剂的种类和比例可以调节材料的硬度和强度；添加增塑剂可以提高聚氨酯材料的韧性和延展性。

二、聚氨酯材料的改性研究1.增强材料的加入将纤维、微球等增强材料加入聚氨酯基体中，可以显著提高材料的力学性能。

纤维增强聚氨酯材料具有优异的强度和刚性，例如玻璃纤维增强聚氨酯材料广泛应用于汽车、飞机等领域。

微球增强聚氨酯材料具有很好的吸能性能，例如聚氨酯泡沫材料广泛应用于工程防震、隔音、保温等领域。

2.添加功能性材料添加具有特殊功能的材料，可以赋予聚氨酯材料新的性能。

例如，添加导电粉末、导热粉末等，可以提高聚氨酯材料的导电性、导热性；添加发光粉末，可以让聚氨酯材料呈现出独特的发光效果。

3.表面改性通过表面改性，可以改善聚氨酯材料的表面性能。

例如，使用等离子体处理或化学改性，可以让聚氨酯材料表面变得更加亲水、耐磨、耐腐蚀；采用UV光固化等方法，可以让聚氨酯材料表面具有防紫外线、抗黄变等特性。

三、聚氨酯材料的应用前景随着经济的快速发展和科技的不断进步，对于功能性和性能要求更高的材料需求日益增长。

聚氨酯材料作为一种多功能、高性能、可调节性强的材料，在未来的应用中将有更广泛的应用前景。

在应用聚氨酯硬泡的时候，冷藏柜行业和电冰箱行业对聚氨酯硬泡原料的发泡性具有非常高的要求，这些行业都需要对快速脱模以及定量浇筑的方式应用，将发泡工作完成。

在发泡的时候，因为具有比较复杂的发泡空间形状，需要经过很长的一段时间之后泡沫才会固化，而且还需要和性能指标要求相符合，保证制品聚氨酯泡沫的压缩强度以及尺寸稳定性，所以需要将大量的发泡性能评价工作开展。

一、传统的发泡性能评价方法1.简易测试方法简易测试方法就是将聚氨酯发泡工作在塑料管、长塑料袋或者纸管之内开展。

这种测试方法的成本相对比较低，而且在操作的时候也会比较简单，但是具有比较差的准确性，所以一般在大量实验室的初步筛选时，会对这种测试方法应用。

2.兰芝模测试法使用这种方法需要对垂直爬升模具应用，而且垂直爬升模具的内墙尺寸应该是5cm*20cm*200cm，还需要将温度控制装置在模具上设置，每次加500克的料，可以对发泡原料的密度分布系数以及高度指数同时检测，具有较高的检测结果准确度。

但是在对这种方法应用的时候，会使用较多的用料，而且如果使用的是台钻搅拌机或者普通搅拌机将混合工作开展，那么搅拌的效果就不会很好，而且在加料的时候也不是很方便。

如果对高压发泡剂应用，虽然可以将快速加料的问题解决，并且将混料的效果改善，但是会大大的增加设备投资和操作的成本。

3.中试发泡方法中试发泡工艺需要对和实际工艺相似或者相同的发泡模具以及发泡设备应用，将发泡工作开展，对原料的发泡性能评价。

使用这种方法，可以将准确的评价结果得出，但是和兰芝模法相比较来说，会耗费更大的设备投资以及操作成本，所以这种方法一般在产品开发成熟之后，在中试阶段开展应用。

4.上机发泡实验上机发泡实验就是对生产现场的发泡工艺以及发泡设备应用，开展发泡工作，对原料的发泡性能开展评价。

这种评价方法可以将最可信的评价结果得出，但是同时也会消耗大量的人力以及物力，和其它的测试方法相比较来说，具有最大的成本，所以一般在开发工作基本完成之后，对产品开展最终评价时对这种方式应用，在产品开发的初期是不适合对这种方法应用的。