浇注型聚氨酯物理机械性能

影响MDI体系聚氨酯弹性体性能的因素浇注型聚氨酯弹性体(CPUR)具有硬度范围宽、耐磨性能好、机械强度高、回弹性好等特点。

通常采用一步法、预聚物法和半预聚物法三种方法合成。

TDI体系浇注型聚氨酯弹性体一般采用预聚物法合成，预聚物中游离-NCO质量分数较低；而MDI体系的聚氨酯预聚物，虽然其预聚物比TDI体系预聚物刺激气味小，但MDI体系预聚物粘度较高，故合成MDI体系浇注胶多采用半预聚物法，半预聚物中游离-NCO的质量分数较高，粘度较低。

同时，采用半预聚物法合成工艺可使扩链剂组分与半预聚物的粘度和用量相接近，便于加工。

同时针对常用扩链剂3,3’-二氯-4,4’二氨基二苯甲烷(MOCA)使用不便的缺点，据文献报道，采用新型液体扩链剂DMTDA制备弹性体，通过配方的调整，可以得到配比、粘度接近的双组分聚氨酯弹性体体系，该体系具有原料粘度较低、生产工艺简单、操作方便、性能优良等特点。

1 实验部分1.1 原料及规格聚醚：TDIOL-1000，羟值(110±5)mgKOH/g，天津石化三厂；聚醚：TDIOL-2000，羟值(56±5)mgKOH/g，天津石化三厂；聚醚：PTMG-1000，羟值112mgKOH/g，Bayer 公司；4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)：工业品，烟台万华聚氨酯股份有限公司；扩链剂DMTDA：工业品，杭州崇禹公司；1,4-丁二醇：化学纯，上海化学试剂厂；二月桂酸二丁基锡：化学纯，上海化学试剂厂。

1.2 双组分CPUR的制备1.2.1 A组分的合成将聚醚多元醇加入三口烧瓶中，在100-120℃，0.096MPa的负压下减压脱水1.5-2h，冷却至60℃，加入计量的二异氰酸酯，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-丁二醇等按一定比例称量、混匀并加热至100-120℃，真空脱水后加入催化剂，搅拌均匀待用。

华中科技大学硕士学位论文聚氨酯材料真空浇注成形工艺及性能的研究姓名：***申请学位级别：硕士专业：材料加工工程指导教师：黄树槐;谢洪泉2002.4.28华中科技大学硕士学位论文摘要选望盛垄遂查是近年来引起制造业和学术界极大关注的制造技术。

真空浇注成形技术是其中重要的一种。

由薄材叠层快速成形（ＬＯＭ）制得的原型翻制出硅橡胶模具，然后浇注树脂而制得树脂模型。

ｆ这种方法成本低，速度快、效率高，因此具有极大的市场应用价值。

开发不同系列的浇注用树脂材料，可以制得不同性能的树脂模型，是这一技术发展的主要方向。

斗／把两组分的树脂在真空状态下脱除气泡、均匀混合、注入模腔，然后固化得到树脂模型／这一技术要求两个组分在常温下均为液态；混合初期反应较慢，均匀混合后仍然具有一定的流动性能够充满整个模腔。

实验中脱泡不完全和流动性不好，都会引起充模不完全而使制件产生缺陷。

上聚氨酯树脂的化学结构特征是大分子主链中含有重复的塑墨！墼堕壁璧，它的物理结构特征是具有微相分离结构。

大分子主链是由硬段和软段嵌段而成的，硬段赋予材料于刚性，软段赋予材料于柔性，使其具有优异的综合性能。

侯验中用不同＼的方法合成了ＴＤＩ型、ＭＤＩ型和ＰＡＰＩ型三种聚氨酯树脂：ＴＤＩ易挥发性、毒性大，因此要先制备预聚物；ＭＤＩ相对稳定，粘度低，可以直接应用；ＰＡＰＩ性能稳定，价格低廉，最利于实际应用。

最后对其强度、硬度及粘度进行了测试和比较。

实验中制备的两个组分在室温、真空状态下混合，初期反应较慢，有足够的时间浇注到模腔去。

但是由于是放热反应，混合几分钟后反应速度就会加快，混合组分将在很短的时间内固化。

经过后处理，短时间内就可以得到具有一定硬度和强度的固化样品。

对样品进行机械性能和热分析测试，结果表明可以用来浇注制成树脂模型。

、＼关键词：快速成暇快速制模；真空浇注；聚氨酯树脂ｊ华中科技大学硕士学位论文＿Ｉ＿Ｉ－＿●＿－＿－＿－＿●●Ｉ●＿●＿●＿●－ＩＩ－■＿＿＿＿●＿－＿＿＿●－●＿＿●－＿－＿－●－●■●－－＿－＿●●＿●－＿－●＿●－■＿－＿－●－●－●Ｉ●－－＿－＿ＡｂｓｔｒａｃｔＲａｐｉｄＰｒｏｔｏｔｙｐｉｎｇＭａｎｕｆａｃｔｕｒｅ（ＲＰＭ）ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｈａｓａｔｔｒａｃｔｅｄｇｒｅａｔａｔｔｅｎｔｉｏｎｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄｓｏｆｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｉｎｄｕｓｔｒｙａｎｄａｃａｄｅｍｙ．ＶａｃｕｕｍＣａｓｔｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｓｏｎｅｏｆｉｍｐｏｒｔａｎｔｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＲＰＭ．Ｌｏｗｃｏｓｔｓ，ｈｉｇｈｓｐｅｅｄａｎｄｈｉｇｌｌｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｅｎｄｏｗｉｔｗｉｔｈｇｒｅａｔｖａｌｕｅｉｎｔｈｅｉｎｔｅｎｓｉｖｅｃｏｍｐｅｔｉｔｉｏｎｉｎｔｈｅｍａｒｋｅｔ．Ｏｎｅｏｆｔｈｅｍｏｓｔｉｍｐｏｒｔａｎｔｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓｏｆｔｈｉｓｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｓｔｏｍａｋｅｒｅｓｉｎｐａｒｔｓｗｉｔｈｓｐｅｃｉａｌｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｂｙｄｉｆｆｅｒｅｎｔｒｅｓｉｎｓ．ＴｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｆｔｗｏｉｎｇｒｅｄｉｅｎｔｓｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｔｈａｔＣａｎｂｅｕｓｅｄｆｏｒＶａｃｕｕｍＣａｓｔｉｎｇｗａｓｄｏｎｅｔｈｅｔｈｅｓｉｓ．Ｔｈｅｔｗｏｉｎｇｒｅｄｉｅｎｔｓｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ，ｕｓｅｄｆｏｒＶａｃｕｕｍＣａｓｔｉｎｇ，ｓｈｏｕｌｄｂｅｋｅｐｔｏｕｔｏｆｔｈｅａｉｒａｎｄｍｉｘｅｄｆｕｌｌｙｂｅｆｏｒｅｂｅｉｎｇＵ＇ａｎｓｆｅｒｒｅｄｉｎｔｏｔｈｅｄｉｅ．Ａｆｔｅｒｓｅｖｅｒａｌｈｏｕｒｓ’ｐｏｓｔ－ｃｕｒｅ，ｔｈｅｒｅｓｉｎｍｏｄｅｌｃｏｕｌｄｂｅｇｏｔ．Ｔｈｉｓｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｆｅｒｓｓｅｖｅｒａｌｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｔｏｔｈｅｒｅｓｉｎｍａｔｅｒｉａｌ：ｂｅｉｎｇｌｉｑｕｉｄｓｔａｔｅｕｎｄｅｒｔｈｅｎｏｒｍａｌｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｖａｃｕｕｍｃｏｎｄｉｔｉｏｎ；ｓｌｏｗｒｅａｃｔｉｏｎａｔｔｈｅｉｎｉｔｉａｌｍｉｘｉｎｇ；ｇｏＯｄｆｌｕｉｄｎｅｓｓｄｕｒｉｎｇｍｉｘｉｎｇａｎｄｃａｓｔｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ．Ｒａｎｍａｎｔｓｏｆｔｈｅａｉｒｉｎｔｈｅｍｉｘａｎｄｂａｄｆｌｕｉｄｎｅｓｓｗｏｕｌｄｌｅａｄｔｏｄｅｆｅｃｔｓｉｎｔｈｅｐａｒｔｓ．Ｔｈｅｃｏｍｍｏｎｃｈｅｍｉｃａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｏｆｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｉｓｔｈｅｒｅｐｅａｔｅｄｕｒｅｔｈａｎｅｃｈａｉｎｂｌｏｃｋｉｎｔｈｅｍａｉｎｃｈａｉｎａｎｄｔｈｅｃｏｍｍｏｎｐｈｙｓｉｃａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｈｅｍｉｃｒｏｐｈａｓｅｓｅｐａｒａｔｉｏｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．Ｔｈｅｍａｉｎｃｈａｉｎｓｉｎｃｌｕｄｅｈａｒｄｓｅｇｍｅｎｔｄｏｍａｉｎｓａｎｄｓｏｆｔｓｅｇｍｅｎｔｄｏｍａｉｎｓ．Ｈａｒｄｓｅｇｍｅｎｔｄｏｍａｉｎｓｅｎｄｏｗｔｈｅｃｈａｉｎｈａｒｄｎｅｓｓｗｈｉｌｅｔｈｅｓｏｆｔｓｅｇｍｅｎｔｄｏｍａｉｎｓｅｎｄｏｗｔｈｅｃｈａｉｎｅｌａｓｔｉｃｉｔｙ．Ｓｏｔｈｅｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｈａｓｅｘｃｅｉｔｅｎｔｉｎｔｅｇｒａｔｅｃｈａｒａｃｔｅｒｓ．Ｔｈｒｅｅｔｙｐｅｓｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ·ｉｎｃｌｕｄｉｎｇＴＤＩ，ＭＤＩａｎｄＰＡＰＩ，ｈａｖｅｂｅｅｎｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄｂｙｄｉｆｆｅｒｅｎｔｗａｙｓ：ＴＤＩｉｓＳＯｖｏｌａｔｉｌｅａｎｄｐｏｉｓｏｎｏｕｓｔｈａｔｉｔｍｕｓｔｂｅｕｓｅｄｂｙｐｒｅ－ｐｏｌｙｍｅｒ；ＭＤＩｉｓｍｏｒｅｓｔａｂｌｅａｎｄｈａｓｌｏｗｖｉｓｃｏｓｉｔｙＳＯｉｔＣａｎｂｅｄｉｒｅｃｔｌｙｕｓｅｄ；ＰＡＰＩｉＳｍｏｓｔｓｔａｂｌｅａｎｄｈａｓｌＩ华中科技大学硕士学位论文ｌｏｗｅｓｔｃｏｓｔｗｈｉｃｈｂｒｏｕｇｈｔｂｅｎｅｆｉｔｓｔｏｉｔ’ｓａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｉｒｓｔｒｅｎｇｔｈ，ｈａｒｄｎｅｓｓａｎｄｖｉｓｃｏｓｉｔｙｈａｖｅｂｅｅｎｔｅｓｔｅｄａｎｄｃｏｍｐａｒｅｄ．ＴｈｅｔｗｏｉｎｇｒｅｄｉｅｎｔｓｏｆｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｃｏｕｌｄｂｅｍｉｘｅｄｆｕｌｌｙｕｎｄｅｒＶａｃｕＬａＴＩｓｔａｔｅａｎｄｎｏｒｍａｌｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ａｎｄｔｈｅｉｒｒｅａｃｔｉｏｎｉｓｓｌｏｗａｔｔｈｅｉｎｉｔｉａｌｓｔｅｐ．Ｓｏｔｈｅｒｅｉｓｅｎｏｕｇｈｔｉｍｅｅｘｏｔｈｅｒｍｉｃｒｅａｃｔｉｏｎ．ｔｈｅｒｅａｃｔｉｏｎｗｉｌｌｂｅｅｘｐｅｄｉｔｅｄａｆｔｅｒｓｅｖｅｒａｌｆｏｒｃａｓｔｉｎｇ．Ｄｕｅｔｏｍｉｎｕｔｅｓ．Ｔｈｅｒｅｓｉｎｃｏｕｌｄｂｅｓｏｌｉｄｉｆｉｅｄｆａｓｔｂｙｈｅａｔｉｎｇｔｈａｔｔｈｅｒｅｓｉｎｍｏｄｅｌ，ｗｉｔｈｈａｒｄｎｅｓｓａｎｄｓｔｒ曲ｇｔｈ，ｃｏｕｌｄｂｅｍａｄｅｉｎａｓｈｏｒｔｔｉｍｅ．ＴｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄｔｈｅｒｍａｌｔｅｓｔｓｏｆｔｈｅｍｏｄｅｌｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔｔｈｅｒｅｓｉｎｉｓｑｕａｌｉｆｉｅｄｉｎｔｈｅＶａｃＨＬｌｍｃａｓｔｉｎｇ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＲａｐｉｄＰｒｏｔｏｔｙｐｉｎｇＭａｎｕｆａｃｕａ－ｅ，ＲａｐｉｄＴｏｏｌｉｎｇ；ＶａｃｕｕｍＣａｓｔｉｎｇ，Ｉ＇ｏｌｙｕｍｈ觚ｅＲｅｓｉｎｉｌｌ华中科技大学硕士学位论文１文献综述本章在简要介绍了课题的来源、目的、意义及主要研究内容之后，对快速成形和快速制模技术的发展状况和材料方面的研究状况进行了概括性的论述。

浅析TPU的力学性能和物理性能热塑性聚氨酯（TPU）是一类可加热可以塑化、溶剂可以溶解的聚氨酯。

与混炼型和浇注型聚氨酯比较，化学结构上没有或很少有化学交联，其分子基本上是线性的，然而却存在一定量的物理交换，因此，这类聚氨酯称为热塑性聚氨酯。

1958年，SchollenbergeC.S.首先提出物理交换（实质上交联）的理论。

所谓物理交换是指在线性聚氨酯分子链之间，存在着遇热或溶剂呈可逆性的“连接点”，它实际上不是化学交联，但起化学交联的作用。

由于这种物理交联的作用，聚氨酯形成了多相形态结构理论，聚氨酯的氢键对其形态起了强化作用，并使其耐受更高的湿度。

正是由于物理交联理论，使得市场上出现了除浇注和混炼之外的另一类聚氨酯的品种——热塑性聚氨酯。

像浇注型聚氨酯（液体）和混炼型聚氨酯（固体）一样，TPU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。

TPU加工工艺有熔融法和溶液法。

熔融加工是用塑料工业常用的工艺：如混炼、压延、挤出、吹塑和模塑（包括注射、压缩、传递和离心等），溶液加工是粒料溶于溶剂或直接在溶剂中聚合而制成溶液再进行涂覆、纺丝等。

TPU制成最终产品，一般不需要进行硫化交联反应，可以缩短生产周期，废弃物料能够回收重新加以利用。

TPU可以广泛使用助剂和填料，以便改善某些物理性能、加工性能，或是降低成本；并可在合成过程中加入。

TPU可以制成透明、浅色和纯度很高的制品，以满足要求美观或要求无毒副作用的食品和医疗行业。

TPU的不足之处在于，适合生产小件但数量可观的制品，大型制品成型困难，模具价格高；制品耐热性和压缩永久变形较差。

TPU可按不同标准进行分类。

按软段结构可分为聚酯型、聚醚型和丁二烯型，它们分别含有酯基、醚基或丁烯基。

按硬段结构分为氨酯型和氨酯脲型，它们分别由二醇扩链剂或二胺扩链剂获得。

按有无交联可分为纯热塑性和半热塑性。

前者是纯线性结构，无交联键；后者是含有少量脲基甲酸酯等交联键。

浇注型聚氨酯特性研究报告浇注型聚氨酯特性研究报告1.引言聚氨酯是一种重要的聚合物材料，具有优异的性能和广泛的应用领域。

其中，浇注型聚氨酯因其具有高强度、耐磨性好、耐腐蚀性强等特点，在工业领域中得到广泛应用。

本文旨在进行一系列对浇注型聚氨酯特性的研究，为其工程应用提供科学依据。

2.实验方法2.1 原材料准备在本次实验中，我们选取了聚氨酯原料、聚合物固化剂、填充剂和助剂等作为浇注型聚氨酯的主要配方。

并依据一定比例进行混合和加工。

2.2 测试方法通过对浇注型聚氨酯试样进行一系列的理化性能测试，我们对其力学强度、耐磨性和耐腐蚀性进行评价。

具体的测试项目包括：拉伸性能测试、冲击强度测试、硬度测试、磨损测试和腐蚀性测试等。

3.结果与讨论3.1 力学性能通过对浇注型聚氨酯试样的拉伸性能测试，我们得到了其抗拉强度和伸长率等性能指标。

实验结果表明，随着聚合物固化剂用量的增加，浇注型聚氨酯的抗拉强度呈递增趋势，而伸长率则逐渐降低。

这是因为聚合物固化剂的增加导致聚氨酯材料分子间的相互作用增强，从而使其力学特性得到明显提升。

3.2 耐磨性通过磨损测试，我们对浇注型聚氨酯的耐磨性进行了评价。

实验结果显示，浇注型聚氨酯具有较好的耐磨性。

随着填充剂和助剂的引入，材料表面的硬度和密实度得到了显著提高。

这使得浇注型聚氨酯对于外界的冲击和磨损有了更好的抵抗能力。

3.3 耐腐蚀性对浇注型聚氨酯的耐腐蚀性进行评估的实验结果显示，在一定浓度的酸碱溶液中，浇注型聚氨酯表现出较好的耐腐蚀性能。

这归功于聚氨酯材料的化学结构和聚合物固化剂、助剂的添加。

特别是在碱性溶液中，浇注型聚氨酯的腐蚀性能表现得更为出色。

4.结论本次研究对浇注型聚氨酯的特性进行了全面的研究和评估，得到了一些重要的结论。

首先，聚氨酯的力学性能随聚合物固化剂用量的增加而提高。

其次，浇注型聚氨酯具有较好的耐磨性，其中填充剂和助剂对耐磨性的提升起到了重要作用。

最后，浇注型聚氨酯在适当环境中具有较好的耐腐蚀性能。

聚聚氨酯用途及其产品性能CPU产品是用浇注的方式生产的，由于原料为液态，适合制作大型或超大型弹性体产品和结构非常复杂的产品类型。

聚氨酯作为高分子弹性体材料，是一种介于橡胶与塑料之间的新型材料。

它具有较高的机械强度，在宽广的硬度范围内仍具有较好的弹性，优异的耐磨性、耐油、耐低温、耐臭氧和辐射等，因此获得广泛开展应用。

CPU弹性体的主要产品类型：一、PU棒、板PU棒具有标准的模具，长度有300MM，和500MM，用浇注机生产，产品有实心，有空心的。

该类产品主要作为弹簧和冲压模具使用，起缓冲作用。

做弹性配件，主要用在冲床等机械设备上，即可以保护设备不受损伤，也可以保证产品质量。

PU棒在很多行业都有使用，并可以进行机械加工，制做成需要的配件和零件。

PU板：可以生产不同厚度和长宽尺寸的产品，PU板主要做缓冲、抗压、承重使用，比如用在模压设备上、喷砂机房、钢铁厂、陶瓷厂、电子、粮食、建筑等各种需要PU板的弹性和耐磨性能的作业场所。

PU板并可以根据需要加工成密封件、模具及配件使用。

特殊用途的耐磨组燃抗静电衬板可以用在港口码头的筒仓溜管内、皮带卸料机及建筑机械上等。

PU板棒有聚醚型、聚酯型及特种多元醇类型，不同的原料，具有不同的性能和使用环境。

聚醚型具有良好的弹性和低温柔顺性，有优异的水解稳定性。

聚酯型产品耐油耐耐腐蚀、耐弱酸碱，耐磨性好于聚醚型。

因此要根据产品的使用环境和性能要求，来选择所要用的原料。

二、PU片材、卷材PU片材的厚度从0.5MM到16MM的范围内，宽度有300MM、500MM、600MM、1000MM等尺寸，一般为聚醚型，在电子、陶瓷、粮食、机械制造、机械加工等行业使用广泛；抗静电的的片材可以在电子、电器生产线上。

PU刮胶：根据使用的环境不同，刮胶分为两大类，一类主要用在陶瓷的的施釉线、木业等极性溶剂含量非常少的行业；另一类为耐溶剂型刮胶，该类产品多用在线路板生产企业和印刷行业。

刮胶是聚酯型产品，根据所用的机型和产品要求，产品硬度和尺寸，各不相同。

浇注型聚氨酯弹性体优缺点总结浇注型聚氨酯弹性体的主要优点1、性能的可调理范围大多项物理机械性能指标均可经过对原资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请求。

譬如硬度，常常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以上的硬质轧钢胶辊，这是普通弹性体资料所难以做到的。

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资料，随着刚性链段比例的进步和极性基团密度的增加，弹性体原强度和硬度会相应进步。

2、耐磨性能优越特别是在有水、油等润湿介质存在的工作条件下，其耐磨性常常是普通橡胶资料的几倍到几十倍。

金属资料如钢铁等固然很坚硬，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维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维护圈(旋流器)则连续运转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、聚氨酯实芯轮胎、复印机和丝网印刷刮板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，要进步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、石墨或硅油等光滑剂。

3、加工方式多样，适用性普遍浇注型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);也能够制成液体橡胶，浇注模压成型或喷涂、灌封、离心成型(指CPU);还能够制成颗粒料，与普通塑料一样，用注射、挤出、压延、吹塑等工艺成型(指TPU)。

模压或注射成型的制件，在一定的硬度范围内，还能够停止切割、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非常普遍，应用范畴不时扩展。

4、耐油、耐臭氧、耐老化、耐辐射、耐低温，透声性好，粘接力强，生物相容性和血液相容性优。

・技术交流・MD I 浇注型聚氨酯弹性体的加工特性庞坤玮　黎艳飞　区志敏　吴贻清(广州华南理工大学华工百川科技有限公司　510640)摘　要:介绍了MD I 浇注型聚氨酯弹性体(MD I 2CP UE )的聚合反应特点和3种加工方法的特点及物性。

讨论了预聚物法硬段含量对MD I 2CP UE 物性的影响,随着体系中硬段含量的增加,MD I 2CP UE 的硬度、模量、撕裂强度、拉伸强度依次提高,伸长率和回弹降低。

关键词:MD I ;聚氨酯弹性体;加工方法 二苯基甲烷二异氰酸酯(MD I )是合成聚氨酯(P U )材料的主要原料之一,1959年进入我国市场[1],1984年它的消耗量已超过毒性较大的甲苯二异氰酸酯(T D I )[2]。

近年来,由于世界P U 市场需求强劲,使得MD I 的产品和产能迅速增长,以MD I 为原料的产品几乎渗入到P U 领域的各个方面,如泡沫、微孔弹性体、粘合剂、热塑胶、弹性体、弹性纤维、喷涂材料等。

由于MD I 浇注型聚氨酯弹性体(MD I 2CP UE )既具有很好的综合性能又能满足环保的需求,已被广泛用于制备胶辊、胶轮、传动带、密封制品等材料。

1　MD I 2CPUE 聚合反应特点1.1　MD I 聚合物的反应活性及相对速度MD I 和T D I 同属芳香族二异氰酸酯,两个NCO基团之间都能相互发生诱导效应,即第一个NCO 基团参加反应时,另一个NCO 基团起吸电子取代基的作用,使反应活性增加。

MD I 和T D I 的区别在于MD I 的两个NCO 基团相距较远,且周围无取代基,故MD I 分子上两个NCO 的活性都较大,而T D I 分子结构存在位阻效应使反应速度受到影响,故MD I型P U 预聚体的反应活性比T D I 型P U 预聚体大[2],MD I 体系多用小分子二元醇扩链,而T D I 体系多用小分子二元胺扩链。

B rizz olara D F 等人[3]就MD I/聚四亚甲基醚二醇/1,42丁二醇(MD I/PT MEG/BDO )与T D I/聚四亚甲基醚二醇/3,3′2二氯24,4′2二氨基二苯甲烷(T D I/PT MEG /MOCA )体系的反应特点作了比较,绘出了100℃时2种聚合物体系(邵D硬度为50)未反应异氰酸酯的浓度与时间的关系图,如图1。

浇注CPU标准化管理处编码[BBX968T-XBB8968-NNJ668-MM9N]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氤橡胶；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。

聚氨酯胶辘化学性能良好，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。

聚氨酯胶幅还适用于UV油墨胶馄及上光油胶辘等，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兩一般为80-90度，而短时间使用的温度可达120°C。

山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、釆矿业、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馄、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。

真空浇注用二组分聚氨酯的研究近年来，随着制造业的发展和技术进步，聚氨酯（PU）是一种由两种树脂组分经冷加工组装而成的高性能的复合材料，以其较好的性能而受到广泛应用。

由于其具有优异的绝缘性、耐磨损性、耐候性和耐腐蚀性等优点，它在航空航天、电气、汽车和机械领域等被广泛应用。

由于其具有良好的机械强度和一定的柔韧性，它也被广泛用于医疗器械、乐器、新能源、建筑等方面。

真空浇注是一种用于生产聚氨酯制品的浇注工艺，这种浇注工艺可以有效地保证产品的性能、形状、结构和精度。

本文将分析真空浇注用二组分聚氨酯的优缺点，对它的研究及其生产应用进行综述，并就真空浇注应用于其他材料的可能性进行讨论。

一、空浇注用二组分聚氨酯的主要优点及缺点1、优点（1）真空浇注用二组分聚氨酯具有良好的机械性能，可以满足高性能要求，如耐磨性、耐冲击性、耐腐蚀性和耐热性等。

（2）它有低温涂装，浇注速度快，无需增加温度，可有效降低生产成本，且不易受到环境的影响。

（3）它具有良好的柔韧性，可以精确控制形状，可以满足复杂零件的加工要求，对于对精度要求较高的零件的加工特别有效。

2、缺点（1）由于真空浇注的工艺参数比较复杂，容易造成浇注不均匀，形成积聚、收缩缺陷，精度不高，形状复杂度高。

（2）由于真空引起的空泡现象，容易导致表面凹凸不平，影响外观质量。

（3）由于真空浇注工艺特殊，设备费用较高，使得生产成本较高。

二、真空浇注用二组分聚氨酯的研究及应用1、研究（1）加强改性聚氨酯的研究。

通过研究改性聚氨酯的结构、性能和制备工艺，可以提高聚氨酯的耐磨性、耐候性和机械性能，以适应各种应用领域的性能要求。

（2）结构调控聚氨酯的研究。

随着结构调控技术的发展，聚氨酯可以通过改变其中的单体酯、环氧树脂、填充剂等材料的组成结构，以提高其特性，满足不同的应用要求。

（3）湿态多元醇及聚氨酯的研究。

多元醇是聚氨酯的基本组分之一，可以改变聚氨酯的结构，从而改变其物理性能。

最近，湿态多元醇的研究也越来越多，研究与聚氨酯的性能和使用特性有关。

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。

24环球聚氨酯网三分钟 3'三分钟看懂浇注型聚氨酯弹性体什么是浇注型聚氨酯弹性体浇注型聚氨酯弹性体合成工艺浇注型聚氨酯弹性体的定义浇注型聚氨酯弹性体（简称CPU ），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。

浇注型聚氨酯弹性体（CPUE 或称CPU 弹性体）是向模腔中浇注液体反应混合物生产制品的化学体系。

是聚氨酯弹性体中运用最广、产量最大的一种。

* CPU 预聚体* CPU 预聚体- 筛板* CPU 制品 - 胶辊浇注型聚氨酯弹性体的合成工艺25浇注型聚氨酯弹性体生产设备CPU 产品生产工艺在聚氨酯弹性体分子结构中，软段占较大的比例，约50%～90%，硬段约占10%～50%。

由于构成硬段的基团极性强，两者间引力大，硬段和软段两者在热力学上具有自发分离的倾向，即不相容性。

预聚反应1. 取一定量的N 料于釜内，温度升至130℃，在此温度下抽真空4小时（真空度＞0.07MPA ）；2. 降温度至55℃，加磷酸，搅拌10分钟以上；3.然后慢慢加T 料，边加边搅（10分钟加完），此时自然放热，只搅拌不抽真空，让其自然反应一小时，然后把温度保持在85℃，搅拌抽真空一小时，以上反应制成为预聚体； 预聚体密封保持24小时，方可浇注使用。

预聚反应1. 把预聚体升温至85℃，边搅拌边抽真空脱泡45分钟；2. 把模具放入烘干箱调温到120℃，保持半小时以上；3.待1、2步完成后取一定量的MOCA 在电炉上熔融后倒入计算好的预聚体中，迅速搅拌，搅匀后，倒入已预热的模具中，待几分钟固化后，放入烤箱中，用恒温120℃熟化一小时，即可出模，此为一次熟化；4.将若干件一次熟化好的工作放入烘箱，升温85℃，再熟化四小时即为成品。

26环球聚氨酯网三分钟 3'浇注型聚氨酯弹性体的分类浇注型聚氨酯弹性体性能CPU 体系分类CPU体系价格27浇注型聚氨酯弹性体应用领域1、CPU 下游占比2、CPU 应用下游CPU 下游应用占比40%25%12%15%8%矿业机械汽车建筑其他CPU 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。

聚氨酯（混炼、浇注、热塑）生产方式和配合介绍一、聚氨酯的分类按加工工艺分：混炼胶（M-PUR）、浇注胶（C-PUR）、热塑型（T-PUR）三类。

混炼胶--采用聚醇和异氰酸酯反应制得固体生胶状聚合物，然后利用传统工艺加工成型。

浇注胶--采用聚醇和异氰酸酯、扩链剂等配合剂经二步或一步法合成线型液态聚合物，加工时浇注于模具中，进行加热、熟化使其转化为具有一定网状结构的橡胶状固体。

该法具有许多优点，发展速度较快。

热塑型--采用聚醇和异氰酸酯反应生成线型聚合物，加工成颗粒状固体，具有热塑性。

采用热塑性塑料的加工设备和工作程序直接生产出成品。

该法在聚氨酯橡胶中发展速度最快。

该类橡胶的缺点是耐油、耐热性能差，机械力学性能不如C-PUR。

聚氨酯橡胶的特点：较强的抗磨耗性能，优异的力学机械性能，硬度范围适应大，很宽的模量范围，耐油、耐低温性能较好，抗辐射、耐臭氧性能优良。

二、混炼型聚氨酯橡胶的生产方法一般由聚酯多元醇与低于化学当量的二异氰酸酯反应后制得生胶状高分子材料，分子量约为10000~30000。

有三种生胶的硫化体系。

使用TDI制备的生胶采用异氰酸酯硫化体系；使用MDI制备的生胶多采用过氧化物硫化体系；使MDI并且分子中含有不饱和键的生胶多采用硫黄或过氧化物硫化体系。

硫化体系不同，混炼胶的物理性质和加工性能亦不同。

结果比较如下：1生胶合成一步法和二步法。

一步法由聚醇、扩链剂、催化剂等一起混合，加入一定量的二异氰酸酯反应，逐渐形成粘稠状胶料，经过加热、熟化即可制备出M-PUR生胶。

二步法先使用聚醇、二异氰酸酯生成预聚物，然后扩链，加热、熟化即可生成生胶。

一步法优于二步法。

工艺控制应注意：-NCO/-OH比值；反应温度，控制在60~70℃；烘胶温度100℃以上4~6小时。

生胶的贮存应在适宜温度和较低湿度条件下。

2塑炼与混炼与普通的丁苯橡胶相似，只是滚筒温度控制不同。

首先塑炼（20~30℃，5~10min）,混炼时的加料顺序：生胶--硬脂酸--炭黑--硫化剂。

聚氨酯材料性能
聚氨酯材料是一种广泛应用于工业和民用领域的重要材料，其性能优异，具有良好的耐磨、耐腐蚀、耐高温、耐低温等特点。

本文将就聚氨酯材料的性能进行详细介绍。

首先，聚氨酯材料具有优异的机械性能。

它具有较高的强度和硬度，能够承受较大的拉伸和压缩力，因此在工程结构中得到广泛应用。

同时，聚氨酯材料还具有良好的弹性和韧性，能够在受到外力作用后迅速恢复原状，因此在缓冲和减震方面有着重要的作用。

其次，聚氨酯材料具有优异的耐腐蚀性能。

它能够抵抗酸碱、盐水等腐蚀介质的侵蚀，因此在化工管道、储罐等设备中得到广泛应用。

此外，聚氨酯材料还具有良好的耐磨性，能够在摩擦和磨损环境下保持较长的使用寿命。

再次，聚氨酯材料具有优异的绝缘性能。

它能够有效隔离电流和热量传导，因此在电气设备和隔热材料中得到广泛应用。

同时，聚氨酯材料还具有良好的阻燃性能，能够在火灾发生时有效阻止火焰的蔓延，起到保护作用。

最后，聚氨酯材料具有优异的加工性能。

它能够通过注塑、挤出等工艺加工成各种形状的制品，因此在塑料制品、密封材料等领域有着广泛的应用。

同时，聚氨酯材料还能够与其他材料复合，形成性能更加优异的复合材料，满足不同领域的需求。

综上所述，聚氨酯材料具有优异的机械性能、耐腐蚀性能、绝缘性能和加工性能，因此在各个领域都有着重要的应用。

随着科技的不断发展，相信聚氨酯材料的性能将会得到进一步的提升，为人类社会的发展做出更大的贡献。

ﻫ浇注型聚氨酯胶辊:ﻫ大体分为聚酯型、聚醚型和聚已内酯型三种(指柔性链段的主要构成原料)。

一般来说，聚酯型多用在低、中硬度的胶辊中，其物理机械性能高,耐溶剂性能较好，常用作有色金属行业。

聚醚型多用在高转速、高硬度的胶辊中,它的耐水性能佳,耐低温性优越,工艺性能好掌握，常用来制造拉丝辊、印花辊等。

聚已内酯型综合性能优越，耐低温性能及耐水解性能好，1、胶辊对聚氨酯材料的基本要求：ﻫ(1）必须满足各种常用作压榨辊及要求较高的胶辊。

ﻫﻫ胶辊所要求的物理机械性能指标;(2)必须和辊芯有良好粘合性，以适应粘合成型的工艺要求；ﻫ（３)胶辊硬度应符合要求,辊面硬度应均匀一致；制革胶辊50-60(４)表面无气泡,杂质及机械损伤。

（5）表面要求:根据具体的用途而定，有的要求表面光洁或需经特殊加工或处理。

(6)中高率（机械术语）:胶辊中心部直径和端边部直径之差。

其作用是弥补较细长的胶辊在运转中的挠度变形,胶辊的中高率随胶辊的长度而增加。

ﻫ铁芯加工：管壁厚度通轴或者半轴钢铁密度：7．８５克/厘米模具加工量放5毫米7元/KGﻫﻫ2、金属辊芯预处理：ﻫ（1）认真进行辊芯的表面清洗，去除油污,润滑剂及金属缔合生成的有机物质。

清洗液可用通常的清洗溶剂或三氯乙烯等。

ﻫ(2）认真清除辊芯表面锈迹或氧化物。

常用喷砂处理:对碳钢质辊芯，推荐用8０~10０目氧化铝磨料；对铝质辊芯，宜用１40～３20目磨料进行湿喷砂处理，喷砂后,应使用溶剂将表面残留粉尘清除干净。

为获得良好的粘接效果，碳钢辊芯要在喷砂后4小时内完成粘接；铝质辊芯可在喷砂后７2小时内完成粘结处理。

(３）认真涂敷适宜的粘合剂（如ＮA-１,ｃhemｌoｃk-2１8,Thｉｘon422等），涂敷粘合剂后,辊芯应在干燥空气中干燥20分钟，并在90±１0℃下处理1小时，然后进行CPＵ浇注3、胶辊生产技术及工艺ﻫ(1）预聚体制备举例操作。

ﻫﻫ①聚酯多元醇脱水(在脱水釜中进行）:用Mｎ.２000(羟值53~5９,mgＫＯH/ｇ,溶点４0～50℃）的聚酯,加热熔化后在带搅拌的不锈钢或搪瓷釜中,脱水温度１00～140℃（聚醚１0０~1１０℃)，以余压5mｍHg进行真空脱水30~60分钟，使其含水量＜0．05%（从视镜可观察脱水情况）。

浇注聚氨酯弹性体性能影响因素一、聚醚多元醇1、聚醚多元醇当量聚醚多元醇当量的大小直接关系到成型后分子链中硬段的含量，从而影响材料的硬度、拉伸强度和断裂伸长率。

聚醚多元醇当量增加，硬度下降，拉伸强度减小，伸长率增加。

2、聚醚多元醇支化度支化度增加，制品的交联密度增大，交联点间的分子量减小。

制品的硬度升高，脆性增加，冲击强度减小，耐热性增加。

二、异氰酸酯的影响反应活性液化MDI>粗MDI>TDI，粗MDI的支化度为2.7，TDI为2，液化MDI为两者之间，故不同异氰酸酯制得的CPU的硬度为粗MDI> 液化MDI>TDI，冲击强度为粗MDI< 液化MDI<TDI,耐热性能PPDI>ND I>MDI>TDI。

MD I/BDO体系与TD I/MOCA体系(邵氏D硬度为50)相比，反应过程中粘度增加较快。

这两种聚合物体系的粘度与时间关系是MDI体系粘度增长较TDI体系快，“釜中寿命”(可操作性)较TDI体系短，因此，MDI体系浇注大型复杂制品的能力低于TDI体系。

三、交联剂的影响MDI型预聚物多用二醇做扩链剂；TDI型多用二胺类扩链剂。

聚氨酯弹性体性能影响因素1、机械强度聚酯型高于聚醚型胺类交联高于二醇交联有填料（炭黑）的高于无填料的2、耐热性能各基团的热分解温度：脲基氨基甲酸酯脲基甲酸酯缩二脲260℃241℃146℃144℃耐热性能PPDI>ND I>MDI>TDI ，聚醚分子链中有双键耐热性差，有无机填料耐热性好。

3、低温性能聚醚型优于聚酯型，最低在-70~-80℃。

4、耐水性能（1）聚氨酯制品易吸水，吸水率在2%以内。

吸水后的制品拉伸强度均会有所下降（10%~20%）。

（2）水降解。

MDI、NDI型比TDI型耐水解，二醇交联比二胺交联耐水解。

水解稳定性顺序：丁二烯多元醇>醚基>氨基甲酸酯基>脲基>缩二脲基、脲基甲酸酯>酯基。

实验合成橡胶工业,2008-05-15,31(3):187~190CH I NA SYNT H ET I C R UBBER I ND USTRY高性能浇注型聚氨酯弹性体的耐热性能赵雨花1,贾林才2,亢茂青1,王心葵1(1.中国科学院山西煤炭化学研究所,山西太原030001;21山西省化工研究院,山西太原030021)摘要:用不同结构的多元醇和二异氰酸酯合成了一系列浇注型聚氨酯弹性体(PU),研究了PU的物理机械性能、耐热性和动态力学性能。

结果表明,当二异氰酸酯选为对苯二异氰酸酯(PPD I)、扩链剂为1,4-丁二醇(BD)时,不同结构的多元醇制备PU的耐热性从优到劣依次为聚己内酯二醇体系,聚己二酸1,4-丁二醇酯体系,聚碳酸酯二醇(PCD)体系,聚四亚甲基醚二醇体系;当多元醇选取PCD、扩链剂为BD时,不同结构的二异氰酸酯制备PU的耐热性从优到劣依次为1,5-萘二异氰酸酯(ND I)体系,对苯二异氰酸酯(PPD I)体系,3,3c-二甲基联苯-4,4c-二异氰酸酯(TOD I)体系,4,4c-二苯基甲烷二异氰酸酯(MD I)体系;TOD I、ND I制备PU的动态力学性能优于PPD I和MD I制备的P U。

关键词:多元醇;二异氰酸酯;聚氨酯弹性体;物理机械性能;耐热性;动态力学性能中图分类号:TQ32318文献标识码:A文章编号:1000-1255(2008)03-0187-04聚氨酯弹性体(PU)是由低聚物多元醇、多异氰酸酯和扩链剂加成聚合,分子中含有多个氨基甲酸酯的高聚物。

由于P U大分子链上含有大量极性基团(如酯基、醚基、氨基甲酸酯基、脲基、缩二脲基及脲基甲酸酯基等)而具有很强的分子间作用力和氢键,从而赋予弹性体许多优良的性能,其最大特点是硬度可调范围宽而富有弹性,耐磨性卓越,有良好的机械强度、耐油、耐撕裂、耐化学腐蚀等优异性能。

但这种分子间强的相互作用力使PU在动态下的内生热严重。

在使用温度较高的情况下,其外形尺寸将发生改变,且硬度、强度和模量性能均下降,从而失去了应用价值。