聚氨酯是什么？聚氨酯的分類及應用、特點優勢、合成與加工方法

說起聚氨酯，可能大部分人都表示不太了解，但其實，聚氨酯早已被充分應用于我們的生活，無處不在。那么，聚氨酯到底是什么呢？又具備了怎樣不容小覷的特性與優勢？下面就隨小編一起來看看吧。


一、聚氨酯是什么


聚氨酯（PU），全名為聚氨基甲酸酯，是一種高分子化合物，1937年由奧托·拜耳等制出此物。


聚氨酯材料用途非常廣，可以代替橡膠、塑料、尼龍等，用于機場、酒店、建材、汽車廠、煤礦廠、水泥廠、高級公寓、別墅、園林美化、彩石藝術、公園等。經過幾十年的技術發展，該種材料已經廣泛應用于家居領域、建筑領域、日用品領域、交通領域、家電領域等。


二、聚氨酯的分類及應用


聚氨酯可用于制造塑料、橡膠、纖維、硬質和軟質泡沫塑料、膠粘劑和涂料等，可用在人們生活的各個領域，應用范圍非常廣。


1.聚氨酯泡沫材料


聚氨酯泡沫材料分為硬質聚氨酯泡沫、半硬質聚氨酯泡沫和軟質聚氨酯泡沫材料。


硬質聚氨酯泡沫主要用于建筑隔熱材料、保溫材料（管道設施等的保溫隔熱）、生活用品（床、沙發等的墊材、冰箱，空調等的隔熱層和沖浪板等的芯材），以及運輸工具（汽車、飛機、鐵路車輛的坐墊、頂棚等材料）。


2.聚氨酯彈性體


聚氨酯彈性體具有很好的抗拉強度、抗撕裂強度、耐沖擊性、耐磨性、耐候性、耐水解性、耐油性等優點。


主要用作涂覆材料（如軟管、墊圈、輪帶、輥筒、齒輪、管道等的保護）、絕緣體、鞋底以及實心輪胎等方面。


3.聚氨酯防水材料


聚氨酯防水材料的使用相當方便，可在現場混合、涂布后進行常溫濕氣固化，即可得到具有無接縫、橡膠彈性并具有良好性能的防水層，且損壞后易修復。


其一般用作鋪地材料、田徑場跑道材料、賽 馬場、公園地面材料、隔熱窗框等。


4.聚氨酯涂料


聚氨酯涂料具有強的黏合性，涂膜具有優良的耐磨性、耐水性及耐藥品性等。主要用于家具涂料、建材涂料和工業印刷油墨等。


5.聚氨酯膠黏劑





可以通過調節異氰酸酯和多元醇的配比來實現對固化物性能的調節，使其達到對基材的高度黏合性、優良的耐水性、耐油性以及耐化學藥品性。聚氨酯膠黏劑主要用于包裝、建筑、木材、汽車、制鞋等行業。


6.生物醫用材料


聚氨酯具有優良的生物體相容性，因此逐漸被廣泛用作生物醫用材料?？捎糜谌斯ば?臟起搏器、人工血管、人工骨骼、人工食道、人工腎 臟、人工透析膜等的制造。


三、聚氨酯的特點與優勢


聚氨酯之所以被廣泛應用于我們的生活，與其以下優點密不可分：


1.硬度范圍寬；


2.強度高；


3.性能的可調節范圍大。多項物理機械性能指標均可通過對原材料的選擇和配方的調整，在一定范圍內變化，從而滿足用戶對制品性能的不同要求；


4.耐磨。有“耐磨橡膠”的佳稱；


5.耐油。聚酯型聚氨酯彈性體的耐油性不低于丁 腈橡膠，與聚硫橡膠相當；


6.耐臭氧性能優良；


7.吸震、抗輻射和耐透氣性能好。


四、聚氨酯的合成與加工方法





聚氨酯的合成方法是以化學反應為基礎的，有一步法和兩步法之分。所謂一步法就是將全部的原料一次混合反應或化學反應過程連續完成，生成聚氨酯產（制）品的方法。兩步法又稱預聚物法或預聚體法，是將低聚物多元醇和多異氰酸酯先反應生成分子量比較低的預聚物，然后再加入擴鏈劑與預聚物反應生成聚氨酯產（制）品。通常的預聚物由低聚物多元醇（如聚酯、聚醚）與過量的二異氰酸酯反應制備。其中易揮發的游離二異氰酸酯含量都要求比較低。如果二異氰酸酯的當量數大大超過多元醇的當量數（為2倍以上），那么大量的二異氰酸酯無處反應，只能以游離狀態存在于預聚物中，危害人體健康。但是不易揮發的異氰酸酯（如MDI）制備的預聚物允許存在較多的游離異氰酸酯，這種預聚物實際上是預聚物和二異氰酸酯的一種混合物。制備這種預聚物的目的主要是為了降低預聚物的黏度，以便在第二步反應中使預聚物組分和擴鏈交聯劑的黏度及體積比較接近，以提高計量的準確性和混合效果。為了有別于游離二異氰酸酯含量較低的預聚物，可將這種高游離異氰酸酯含量的預聚物稱為半預聚物或半預聚體。用半預聚物合成聚氨酯產（制）品的方法可稱為半預聚物法或半預聚體法。


聚氨酯彈性體按其制品加工方法可分為澆注型、熱塑型和混煉型聚氨酯三大類。隨著聚氨酯應用領域的擴大和加工技術的不斷進步，20世紀70年代以后，與上述三種傳統加工方法不同的反應注射成型（RIM）、水性聚氨酯、氨綸生產和噴涂聚脲彈性體成型等技術先后問世，并形成了各自完整的工藝和產品體系。


CPU在加工成型前為黏性液體，故有“液體橡膠”之稱。CPU彈性體一般是交聯型聚合物，由液體經反應變成固體后就是最終的制品。它可以用一步法或兩步法生產。其制品成型可以加壓硫化，又可常壓硫化;既可熱硫化，又可室溫固化;既可手工澆注，又可用澆注機連續澆注成型。所以澆注成型工藝的多樣性為大中型彈性體制品的生產提供了諸多方便。TPU和MPU在制品加工前均為固體，可稱為“固體橡膠”。TPU和MPU常用一步法生產，但要變成制品還要經過一步或幾步工藝過程才能完成。TPU是將低聚物多元醇、二異氰酸酯（如MDI）和小分子二醇經計量、混合進入雙螺桿反應器反應，經擠出、切粒和干燥，進行連續化生產。TPU的數均分子量在30000以上，硬度較高（邵A65邵D85），用塑料加工設備生產制品。全熱塑TPU還可用熱熔涂覆，或配成DMF、丁酮等有機溶液，用浸漬或涂覆法生產PU革，或用作膠黏劑。MPU生膠與全熱塑TPU相似，亦為端羥基線型聚合物。但分子量較低（2000030000），軟鏈段含量較高，可塑性大。MPU生膠可用間歇法或連續化生產，用通用橡膠加工設備加工制品。TPU和MPU的模壓制品都需在加熱和加壓下成型，這就給模具制造提出了很高的要求。所以，一般來說TPU和MPU只適宜于加工中小模壓制品。其中TPU偏重于較硬（邵A70以上）的制品，MPU偏重于較軟（邵A80以下）的制品。RIM聚氨酯彈性體是將低黏度、高活性的物料用高壓計量泵輸送到一個容積很小的混合頭沖擊碰撞混合后，注入模腔并快速反應，固化成型。RIM工藝主要用于生產中低密度自結皮聚氨酯微孔彈性體制品和基本無泡的彈性體制品。物料系統和模具的溫度較低（3065℃），能量消耗少，生產效率高。因此RIM制品加工既不同于TPU注射成型，也有別于CPU制品加工。噴涂聚脲與一般的涂料不同，它是無溶劑、雙組分快速反應體系。它的物料體系類似于澆注的液體橡膠，但脲基含量高，氨酯含量低?；钚愿?，凝膠快，能快速固化成型。噴涂設備類似于RIM設備，但不需要模具，技術要求更高。所以，噴涂聚脲技術從物料體系和成型方法。上彌補了上述方法的不足，解決了上述方法無法和難以加工成型的難題。RIM和噴涂聚脲產品是交聯型聚合物，在成型制品前也是液體。從這個意義，上說，也可叫液體橡膠或液體彈性體。但它們的吐出壓力比澆注機要高得多。此外，非泡聚氨酯彈性體還具有良好的機加工性能。


好了，以上關于“”的相關介紹，小編我差不多就說到這里了。雖然對于大多數人來說，“聚氨酯”一詞依然十分陌生，但通過本文介紹，想必大家都已經對聚氨酯有了初步了解吧！



來源：jhbw8686、威固化工制品

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