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行業新聞

聚氨酯彈性體概況

日期:2022-02-25 來源:上海威固化工制品有限公司 瀏覽次數:

1、性能特點

聚氨酯彈性體是一種高性能彈性體,又稱作聚氨酯橡膠,是一類在分子鏈中含有較多氨基甲酸酯基團(NHCOO)的彈性聚合物材料。

從分子結構上看,聚氨酯是一種嵌段聚合物,一般由低聚物多元醇柔性長鏈構成軟段,以二異氰酸酯及擴鏈劑構成硬段,硬段和軟段相間,形成重復結構單元。除含有氨酯基團外,聚氨酯彈性體中還含有醚、酯或及脲基團。由于大量極性基團的存在,聚氨酯分子內及分子間可形成氫鍵,軟段和硬段可形成微相區并產生微觀相分離。即使是線型聚氨酯也可通過氫鍵而形成物理交聯。這些結構特點使得聚氨酯彈性體具有優異的耐磨性和韌性,以“耐磨橡膠”著稱。并且由于聚氨酯的原料種類多,可調節原料的品種及配比,制成不同性能范圍的制品,加工方法多樣,使得聚氨酯彈性體適合于許多應用領域。

聚氨酯彈性體的產量在聚氨酯制品總量中所占比例雖然不大,卻是不可或缺的重要聚氨酯材料,也是一類高性能的特種合成橡膠。

聚氨酯彈性體具有優良的綜合性能,模量介于一般橡膠和塑料之間,它具有以下的特性:較高的強度和彈性,可在較寬的硬度范圍內(邵爾A10~邵爾D75)保持較高的彈性;在相同硬度下,比其他彈性體承載能力高;其耐磨性優異,是天然橡膠的5~10倍;耐油脂及耐化學品性優良;芳香族聚氨酯耐輻射;耐氧性和耐臭氧性能優良;耐疲勞性及抗震動性好,適于高頻撓曲應用;耐沖擊性好;低溫柔順性好;一般無需增塑劑便可制得所需的柔性材料,因而無增塑劑遷移帶來的問題;普通聚氨酯不能在100℃以上使用,但采用特殊的配方,可耐140℃高溫;模塑和加工成本低。

在許多情況下,與金屬材料相比,聚氨酯彈性體制品具有重量輕、噪聲低、耐損耗、加工費用低及耐腐蝕等優點;與塑料相比,聚氨酯彈性體具有不發脆、耐磨等優點。與常規橡膠相比,聚氨酯彈性體有如下優點:耐磨,耐切割,耐撕裂,高承載性,透明或半透明,耐臭氧,可灌封、澆注,硬度范圍廣。

2、發展概況

早在20世紀40年代初,德國和英國就開發了聚酯型聚氨酯彈性體,40~50年代,混煉型、澆注型及熱塑性聚氨酯彈性體相繼出現,由于各種原料的開發、各個應用領域的開拓,60年代以來聚氨酯彈性體發展較快,已成為重要的聚氨酯材料和特種合成橡膠品種。2000年全球聚氨酯彈性體產量約88萬噸/年,占聚氨酯制品總量的10%左右。2005年,全球聚氨酯彈性體消費量約為162.7萬噸/年,其中熱固性聚氨酯彈性體占76%,熱塑性聚氨酯彈性體占24%。

我國自20世紀50年代末開始有研究,60年代以聚酯多元醇為基礎的混煉型聚氨酯彈性體中試成功,初步研制了基于聚醚多元醇及聚酯多元醇的澆注型聚氨酯彈性體,70年代混煉型聚氨酯彈性體投入生產,澆注型聚氨酯則處于中試規模,先后研制成功聚酯型和聚醚型熱塑性聚氨酯彈性體,聚酯型聚氨酯彈性體開始小批量生產。據統計,1976年我國聚氨酯彈性體實際產量不足400t/年,1984年約為1.1kt/年,1989年約15kt/年,1994年約23kt/年,1997年約55kt/年。據中國聚氨酯工業協會統計,1998年彈性體(包括傳統的彈性體制品、防水材料及鋪裝材料等)產量達到67kt。常規澆注型、熱塑性聚氨酯彈性體、防水及鋪裝材料、氨綸、鞋底原液產量2004年分別為41kt/年、82kt/年、80kt/年、11.8kt/年、18kt/年,2006年分別為64kt/年、108kt/年、112kt/年、152kt/年、242kt/年。隨著聚氨酯工業整體水平的提高,聚氨酯彈性體的生產技術也日趨成熟,新技術、新產品、新工藝不斷涌現出來,其應用范圍進一步擴大。

3、基本分類

聚氨酯彈性體的品種繁多,若按低聚物多元醇原料分,聚氨酯彈性體可分為聚酯型、聚醚型、聚烯烴型、聚碳酸酯型等,聚醚型中根據具體品種又可分聚四氫呋喃型、聚氧化丙烯型等;根據所用二異氰酸酯的不同,可分為脂肪族和芳香族彈性體,又細分為TDI型、MDI型、IPDI型、NDI型等類型。常規聚氨酯彈性體以聚酯型/聚醚型、TDI型/MDI型為主。擴鏈劑主要有二元醇和二元胺。二元胺擴鏈得到的聚氨酯嚴格地講是聚氨酯-脲。

從制造工藝分,傳統上把聚氨酯彈性體分為澆注型、熱塑性、混煉型三大類,都可采用預聚法和一步法合成。但一些革新工藝制備的制品產量已超過某些傳統類型,如反應注射成型(RIM)工藝生產實心及微孔聚氨酯彈性體已成為一個重要的類別。另外溶液涂覆及溶液澆注成型也是制造彈性聚氨酯的一個重要方法,主要用于生產合成革。離心澆注、噴涂成型也是近十多年來國內外發展較快的新技術。

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