了解聚氨酯之基本介绍

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1、聚氨酯简介聚氨酯为大分子链中含有氨酯型重复结构单元的一类聚合物，全称为聚氨基甲酸酯，英文全称为Polyurethane，简称PU或PUR。PU是由多异氰酸酯与聚醚型或聚醋型多元醇在一定比例下反应的产物，最早于1937年由德国公司合成。它不像PE、PP那样具有十分清楚的结构，而通常指含有特定基团的一类聚合物。因两种合成单体的种类及组成不同，可分成线型的热塑性PU和体型的热固性PU两类。PU可分成弹性体和泡沫塑料两大类，以前一直以泡沫塑料为主，目前弹性体的发展速度十分迅速，用途也越来越厂。聚氨酯的合成原料及方法1、PU合成用原料(1)异氰酸酯主要品种有：

2、甲苯二异氰酸酯(TDl)，分2，4和2，6两种异构体，混合比例为80/20(TDI80)和65/35(TDI65)两种，可用于软质到硬质泡沫制品；二苯基甲烷二异氰酸酯(MDl)，用于半硬和硬质泡沫制品；多亚甲基对苯基多异氰酸酯(PAPI)，它含有三官能度，可用于热固型的硬质泡沫、混炼及浇铸PU制品。(2)多元醇一般不指直接用多元醇，而用末端含有羟基的低聚物，有聚醚多元醇和聚酯多元醇两种。聚醚多元醇为多元醇、多元胺或其他含有活泼氢的有机化合物与氧化烯烃开环聚合而成，它具有粘度低、弹性大等优点，常用于软质PU中。聚酯多元醇由有机多元酸与多元醇经缩聚反应而

3、成，二元酸与二元醇合成的线型聚酯多元醇主要用于软质PU，二元酸与三元醇合成支型聚醋多元醇主要用于硬质PU。聚酯多元醇的粘度大，不如聚醚型应用广，常用于绝缘、耐油、耐热、尺寸稳定及力学性能高的PU制品。(3)添加剂A、催化剂作用为加速聚合反应，有胺类和锡类两类；胺类如三乙烯二胺、N烷基吗啡淋等，有机锡类如二月桂酸二丁基锡；一般两者协同加入。B、发泡剂用于发泡制品，具体有水、液态二氧化碳、氟氯烷烃、氢氯氟烃、氢氟烃、戊烷、及环戊烷等。C、泡沫稳定剂用于泡沫制品，可降低表面张力、控制泡孔大小及泡孔壁强度等，常用水溶性聚醚硅氧烷。D、交联剂及扩链剂常用甘油、

4、三羟甲基丙烷及季戊四醇等。2、PU合成方法(1)预聚体法也称二步法，首先由异氰酸酯与多元醇生成末端带有异氰酸酯的低分子预聚体，然后加入其他添加剂，进一步反应成最终制品。此法常用于聚醚型泡沫塑料制品。(2)半预聚体法将异氰酸酯与部分多元醇反应生成末端带有异氰酸酯的低分子预聚体，然后加入另一部分多元醇及其他添加剂，进一步反应成最终制品。此法常用于硬质和半硬质泡沫塑料制品。(3)一步法将参加反应的所有单体和添加剂等一起加入，一次反应完成。因工艺简单、投资少而普遍采用。聚氨酯弹性体PU弹性体是一种PU的密实制品，其性能介于橡胶与塑料之间，具有高回弹性、吸震性

5、、耐磨性、耐油、耐撕裂、耐化学腐蚀及耐辐射等性能。由于其加工方法越来越简单，应用越来越广泛，已发展成为PU的主导制品。PU弹性体可分为混炼型、浇铸型和热塑型三种，其目前应用比例为混炼型10%、浇铸型65%、热塑型25%。841、PU弹性体的结构PU弹性体的种类很多，化学结构也时十复杂，但都是由聚酯或聚醚二元醇与二异氰酸酯反应生成的软段和由低分子二元醇和二异氰酸酯反应生成的硬段构成的嵌段聚合物。不同PU弹性体的差别『在于柔性链段与刚性链段的比例、连接和排列方式不同，从而导致整体性能的差异。PU弹性体中的硬段对模量、硬度和撕裂强度有特殊的作用，而软段则主

6、要影响制品的弹性及低温性能；也就是说，PU中的软、硬段分别赋予其不同的性能。PU弹性体也有不同程度的交联结构，其交联包括一级和二级两种结构。一级交联结构为多异氰酸酯、多轻基化物等反应生成的氨基甲酸酯、脉基甲酸酯等化学键形成的交联，它稳定和不可逆，在具体成型过程中形成，主要发生在混炼和浇铸型PU中。二级交联结构比一级交联要弱，它有分子间的氢键形成交联，使其具有很高的模量和力学性能;二级交联发生在PU热塑料性弹性体中，交联程度越大，制品的密度、强度、刚性越大。PU热塑料性弹性体中存在两相结构。硬段互相规整有序紧密地排列在一起，形成结晶区，赋予弹性体以高强

7、度、刚性和高熔点等性能；软段则无规卷曲排列，形成无定型区，赋予弹性体以柔性、弹性、吸湿性和耐低温性能。2、PU弹性体的性能PU弹性体的性能介于塑料和橡胶之间。不同类型多元醇合成的PU弹性体的性能稍有差异，聚酯型PU的力学性能高、耐油性好，但耐水性较差；聚醚型PU的耐低温性及耐水解性优于聚酯型，但耐油性、力学性能稍差一点。(l)PU的力学性能PU弹性体的硬度变化范围比较宽，可从邵氏A10到D80，断裂伸长率高达600%～800%。而天然橡胶的最高邵氏硬度仅为A70，断裂仲长率为550%。PU弹性体的撕裂强度较高，比天然橡胶大2～10倍。PU弹性体的回弹

8、性高，减震效果好。PU弹性体的应变滞后于应力，从而使损失的能量变成热量;大量的内热使PU弹性体在高速运动场合