聚氨酯彈性體

1、聚氨酯彈性體 自20世紀30年代發(fā)明了PUR 聚氨酯橡膠。由于其性能優(yōu)異，故產(chǎn)量增長很快，同時它也促進了聚氨酯彈性體的快速發(fā)展。其楊氏模型介于橡膠與塑料之間，具有耐磨性、耐油性、耐撕裂、耐化學腐蝕，耐射線輻射，與其材質(zhì)粘接性能好，彈性高，吸震力強等優(yōu)異性能。因此在國民經(jīng)濟許多領域中獲得廣泛應用。 我國聚氨酯彈性體從上世紀70年代漸漸應用于國民經(jīng)濟中，到90年代發(fā)展開始加快，每年增長25-40%。日本、臺灣、美國及歐盟國家從90年代開始先后進入中國市場，旱冰輪風靡全國。2000年以后每年均以15-25%的速度增長，而且在全球金融危機十分嚴峻的情況下，全國聚氨酯彈性體工業(yè)企業(yè)仍沒有受到影響，各企業(yè)

2、在危機中體會到了高分子、高科技含量產(chǎn)品的生命力之強。一、概 述二、聚氨酯彈性體 聚氨酯彈性體是含有多羥基化合物和異氰酸酯反應而產(chǎn)生的氨基甲酸酯集團（NHCOO）的聚合體物質(zhì)。 它們因各方面優(yōu)異的特性而被生產(chǎn)業(yè)垂青，并被制成諸多優(yōu)異的產(chǎn)品。PU彈性體是一種具有獨特設計和結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，其擁有的橡膠延長性能，是結(jié)合了硬塑膠料、金屬和陶瓷制品等多種產(chǎn)品的優(yōu)點，。雖然這并不表明聚氨酯解決了所有問題，但他們所具有的多種優(yōu)異性能是他們廣泛使用和用途持續(xù)擴大的關(guān)鍵。 聚氨酯有以下四個基本類型： 1、聚醚 （PPG，PTMG，聚己內(nèi)酯）/TDI 2、聚酯 /TDI 3、聚醚 （PPG，PTMG，聚己內(nèi)酯）/MDI

3、 4、聚酯 /MDI 聚醚是被推薦應用于承受重壓的零件原料，因為它產(chǎn)生較低的內(nèi)部熱量，它在回彈、低溫性能和耐水解性能方面具有優(yōu)勢，其次聚醚還擁有較低的粘性和比重的特性。 聚酯則具有優(yōu)異的抗切削、抗撕裂、耐油性、耐溶劑性。 MDI類型產(chǎn)品與TDI類型相比，異氰酸酯味道小，有優(yōu)異的耐水解性和更好的回彈性能。 TDI相對于MDI類型的產(chǎn)品，TDI類型對水分比較敏感，與MDI相比較，擁有較短的脫模時間和較低的凝結(jié)晶度的表現(xiàn)。 區(qū)別PU類別最普通的方法，是根據(jù)它們的硬度：n邵氏A 橡膠 2090A PU 10100An邵氏D PU 1060（高爾夫球 85D (骨硬) PU有以下特性：1、硬度 2、耐磨

4、損性3、壓縮特性 4、機械性能5、拉力特性 6、撕裂強度7、回彈性 8、彎曲特性9、低溫特性 10、耐干熱性 一般90工作，特殊配置可在120工作11、抗水性 抗水性0.3%1% 12、電子特性，絕緣13、氧氣和臭氧抵制力較強 14、耐油、酸、堿與化學性抵制力強 15、抗輻射能力優(yōu)良 16、防火17、防霉菌與真菌 18、耐磨19、機械制造能力強 20、與其他材料粘著力強21、降低噪聲，減震 以上僅講何謂聚氨酯，以及聚氨酯彈性體應用領域的一些基本特征 。彈性體在各方面取代金屬、橡膠、木材和塑料應用范圍大致如下：彈性體在各方面取代金屬、橡膠、木材和塑料應用范圍大致如下：涉及行業(yè)涉及行業(yè)應應 用用

5、范范 圍圍汽車業(yè)汽車業(yè)密封圈，軸套，襯套，彈性聯(lián)軸器，保險杠，皮革，封條，裝飾板密封圈，軸套，襯套，彈性聯(lián)軸器，保險杠，皮革，封條，裝飾板建筑業(yè)建筑業(yè)混凝土模，門密條，混凝土泵組件，噴沙管等混凝土模，門密條，混凝土泵組件，噴沙管等涂層織物涂層織物輸送帶，燃料儲罐，能量發(fā)送帶，同步帶輸送帶，燃料儲罐，能量發(fā)送帶，同步帶電子工業(yè)電子工業(yè)封裝，絕緣體，灌裝，線路板，電纜銜接膠，電子板涂層封裝，絕緣體，灌裝，線路板，電纜銜接膠，電子板涂層工程組件工程組件壓彎機襯墊，鏈輪，軌道齒輪，切割板，機械帶，聯(lián)軸器，分餾柱壓彎機襯墊，鏈輪，軌道齒輪，切割板，機械帶，聯(lián)軸器，分餾柱塔板，羅拉片塔板，羅拉片食品業(yè)食品

6、業(yè)滑道內(nèi)襯，谷類儲存，輸送帶滑道內(nèi)襯，谷類儲存，輸送帶礦礦 業(yè)業(yè)鏟斗內(nèi)墊，輸?shù)罎L軸，刮片，浮選槽葉輪，泵襯，篩網(wǎng)，管道內(nèi)襯鏟斗內(nèi)墊，輸?shù)罎L軸，刮片，浮選槽葉輪，泵襯，篩網(wǎng)，管道內(nèi)襯石油、化學、石油、化學、海洋海洋套管，軸承，水里旋流器，浮標，清管器，刮刀，擋泥板，閥座套管，軸承，水里旋流器，浮標，清管器，刮刀，擋泥板，閥座膠膠 輥輥鋼鐵廠膠輥，造紙膠輥、印刷，輸送帶膠輥，龔骨膠輥，罐涂層等鋼鐵廠膠輥，造紙膠輥、印刷，輸送帶膠輥，龔骨膠輥，罐涂層等涉及行業(yè)涉及行業(yè)應應 用用 范范 圍圍密封和襯墊密封和襯墊軸封和油封，隔膜，各種機械液壓件的密封軸封和油封，隔膜，各種機械液壓件的密封鞋鞋 業(yè)業(yè)鞋底，

7、底部模制隔膜，穿圖版，緩沖內(nèi)底鞋底，底部模制隔膜，穿圖版，緩沖內(nèi)底輪子和輪胎輪子和輪胎叉車輪胎，重工業(yè)腳輪，電動扶梯輪子，旱冰輪，刀刃滑冰輪子叉車輪胎，重工業(yè)腳輪，電動扶梯輪子，旱冰輪，刀刃滑冰輪子飛飛 機機隔層膜，涂層隔層膜，涂層軍軍 事事坦克履帶，炮管，防彈玻璃，潛水艇坦克履帶，炮管，防彈玻璃，潛水艇聚聚 脲脲防腐，防水，高鐵，潛水防腐，地下鐵路，地下深處防水防腐，防水，高鐵，潛水防腐，地下鐵路，地下深處防水體育運動體育運動球場，跑道，保齡球，舉重器材，啞鈴，汽艇球場，跑道，保齡球，舉重器材，啞鈴，汽艇涂涂 料料外內(nèi)墻涂料，潛水涂料，建筑用，彩鋼板等，家具涂料外內(nèi)墻涂料，潛水涂料，建筑用，

8、彩鋼板等，家具涂料膠膠 粘粘 劑劑高鐵，膠帶，礦山冷補膠，電纜，高速公路欽縫膠高鐵，膠帶，礦山冷補膠，電纜，高速公路欽縫膠鐵鐵 路路枕木，防震塊枕木，防震塊 舉例：聚酯+TDI+MOCA，這是最常見，最早應用推廣的生產(chǎn)方法之一是密封圈，它屬于剛性的產(chǎn)品（但不耐水解），綜合性能非常，性價比最優(yōu)。 MDI系列 PTMG+MDI 50+HQEE/HER 這套工藝做出的制品柔性、扭曲率、撕拉率、拉伸強度以及伸長率等各項性能指標大大優(yōu)于TDI系列。 以上將大范圍的系列情況做了介紹。 接下來我將以大家經(jīng)常做的預聚體工藝為例，并給予相關(guān)提示： 聚酯+TDI+MOCA PPG+TDI+MOCA 這樣的合成預聚

9、體，如何合成為好呢？如果預聚體合成不好，做出來的制品將會有許多殘留異氰酸酯味，對環(huán)境對人體都會產(chǎn)生不健康因素。 除以上原因之外，還有模具上的緣由，蓋模時間長短，脫模劑涂層厚薄。由于脫模時是人工操作，后硫化溫度過高或過低等都會產(chǎn)生不良結(jié)果。 以上講了預聚體+MOCA澆注后可能產(chǎn)生的問題，另外還有模具的問題。 模具要做好制品，制品母體很重要，除尺寸精確之外，還需從以下幾個方面做好： 1、母體模具的光潔度，要求做到角6，烏黑發(fā)亮。 2、使用前先加熱，使殘余的脫模劑揮發(fā)，然后把脫模油全部抹干凈，再用干凈的脫模劑抹一遍，加熱到130-140。 3、澆注時，一定要考慮模蓋與常溫之間的溫差，會造成制品缺陷。

10、 4、蓋模時間早與晚會產(chǎn)生問題。早，產(chǎn)生低濕現(xiàn)象；晚，會產(chǎn)生干白、龜裂現(xiàn)象。 5、模料要稱量正確。MOCA溶解溫度不要超過120，盛MOCA杯，稱重時一定注意留在杯中的殘量，否則制品會出現(xiàn)缺陷。預聚體也同樣。 6、硫化時間，一般小制件25-30分鐘，大制件按實用預聚體MOCA總量熟化需要來定，但后硫化，不管大小制件一定要在80-85時硫化16小時，方可測性能，否則所測重量不精確。 從前人的經(jīng)驗知道，80硫化后，結(jié)構(gòu)熟化是未徹底完善，真正性能要在常溫下21天后方才穩(wěn)定。四、擴鏈劑 接下來再講擴鏈劑中具有代表性、大眾化的一些產(chǎn)品 I型 （一）MOCA II型 粒狀 I型通過溶劑重結(jié)晶，結(jié)晶而成去除

11、二核體以外的物質(zhì)，烘干形成后白色針狀結(jié)晶體。熔點102-106。按液相色譜分析99.5以上。應用于高性能密封件，透明旱冰輪等。強度、撕裂強度，彈性好。在工作條件要求高的情況如低溫度工作、酸堿性、油性下使用比較好。 II型（顆粒）耐高溫MOCA溶解時的溫度在160，而且反復溶解不變色。這2001年在大連彈性體專業(yè)會議上賈林材專家提出的，并且由我公司通過半年時間研發(fā)得出。該產(chǎn)品特別適合澆注機使用。一般情況下，粒狀MOCA熔點在96102之間，溫度溶解110-115為好。大多數(shù)廠家用電烘箱、油谷溶解，這樣溫度好控制，不會產(chǎn)生MOCA色澤加深問題。由于MOCA溫度每提高5-10，色澤就會深1-2度，更

12、嚴重的由于MOCA溶解溫度的提高，結(jié)構(gòu)遭到破壞，有許多小廠都是用電爐或液化氣加熱溶解MOCA，這樣操作時操作人員不是專心等待溶解，而是等到冒煙了才拿下加熱，這時溫度過高就會把局部MOCA結(jié)構(gòu)破壞，所做出的制品性能就會下降，色澤深，導致使用制件的客戶不滿意，合格率降低。 該MOCA應用于膠輥、腳輪、篩網(wǎng)，輪胎，油田，飛機，軍工，體育運動，紡織，防水工程，地鐵高鐵，防彈玻璃，環(huán)氧固化等。 以上MOCA是應用于TDI系列 PTMG+TDI+MOCA 聚酯+TDI+MOCA PPG+TDI+MOCA 聚己內(nèi)酯+MOCA（二）液體MOCA 液體MOCA是我公司通過2年時間研制開發(fā)的，結(jié)構(gòu)與MOCA基本相

13、同，分子量：260.12，比MOCA少了7個分子量，該產(chǎn)品屬液態(tài)芳香族二胺類擴鏈劑，是專為反應注射成型聚氨酯、噴涂聚脲和室溫固化聚氨酯彈性體研制開發(fā)的新型胺類擴鏈劑，其化學結(jié)構(gòu)與MOCA相近，綜合性能接近于MOCA，但化學活性卻非常高，具有色淺、相容性好、不揮發(fā)、不需加熱溶化、初期強度高等特點。其中ML-200為慢反應型，反應速度與6200相當，適應于快速反應體系，可用于垂直面，天花板等以及要求盡快投入使用的噴涂場合，膠層不流淌，無掛流；ML-200-f為快反應型，反應速度與E-100接近，可取代E-100與仲胺的復配體系，滿足平整光亮場合以及需進一步加工處理場合的施工要求，可保證有一定時間使

14、材料自流平或鋪撒其他功能粒料。另外ML-200還可用于機械澆聚氨酯彈性體，縮短成型時間，提高生產(chǎn)效率。 經(jīng)聚脲協(xié)會理事長單位青島黃微波教授應用，品質(zhì)優(yōu)于6200、E-100,而且相當好。 技術(shù)成果： 1、液體MOCA比固體MOCA使用方便，省時，節(jié)能，對人體和環(huán)境無害，屬綠色環(huán)保產(chǎn)品； 2、適用于澆注機作業(yè)，因其固化速度快，有利于提高生產(chǎn)率； 3、顯示的工藝性能在聚氨酯噴涂料，反應注射成型等方面得到應用； 4、色澤淺，適用于淺色制品的加工； 5、適合聚脲噴涂，地下防水工程噴涂。一、理化指標一、理化指標ML-200-fML-200外 觀淺棕色液體棕色液體黏度cp（s），2514501001550

15、100黏度cp（s），60570100650100平均分子量275287氨基含量（mmol/g）7.47.56.97.1水份（%）0.10.1相對密度（25）1.031.04儲 存 期6個月6個月二、應用性能二、應用性能ML-200PPG/TDIPTMEG/TDINCO%4.65.55 凝膠時間（s）150130硬度（邵氏）9096扯斷伸長率%530380拉伸強度MPa2535.5300%定伸強度MPa11.313.2撕裂強度KN/m7096.6三、注意事項1、避光、陰涼、干燥保存；2、可加熱（不超過80）亦可室溫下與預聚體混合 1,4丁二醇 （三）MDI系列 HQEE/HER 固體/液體 M

16、CDEA 這幾個產(chǎn)品是MDI的擴鏈劑，屬無毒擴鏈劑。 1、1,4丁二醇價格便宜，操作方便，非常容易被大家接受應用并推廣。但它做出來的制品短期內(nèi)性能較好，但隨著時間的推移，制品的耐油性差，耐磨性能明顯下降，易老化，出現(xiàn)微微的龜裂現(xiàn)象，應用時間較短。 2、HQEE/HER固體，HQEE-L/HER-L 液體 這是一大類醇類擴鏈劑，世界上美國奧琪生產(chǎn)并在中國蘇州銷售。蘇州湘園公司專門生產(chǎn)醇類擴鏈劑并獲得國家專利。 醇類擴鏈劑的優(yōu)點：扭曲率高，彈性特別好，撕裂強度高，耐磨，耐溫比MOCA高15-20。 HQEE固體單獨使用有以下缺點：收縮大，溶點高于110，溫度低于100易析出結(jié)晶狀，影響產(chǎn)品質(zhì)量，做

17、邵氏D操作難度大。 HER固體除上述優(yōu)點外還具有熔點低89，收縮率微小，不易析出，但易吸濕等特點。 因此HQEE/HER（固體混合使用）可優(yōu)缺點互補，能使產(chǎn)品性能更優(yōu)化，滿足客戶的需要。 HQEE/HER-液體完全是蘇州湘園研發(fā)成功，并獲得國家發(fā)明專利的產(chǎn)品。它們具有上述優(yōu)點，還有以下優(yōu)勢：使用操作方便，價格比固體便宜，與MDI合成制品不黃變，乳白瓷色，硬度從邵氏A可以到邵氏D，70D。 HQEE/HER系列應用時應特別注意以下幾個問題： 、HQEE/HER在加熱溶解時，要注意空氣中的濕度，當濕度65%時，操作時一定要注意真空脫泡后要快速與預聚體混合，轉(zhuǎn)速在150轉(zhuǎn)以上。 、MDI系列的凝膠時

18、間較快，倒入模具動作要快，模具（模蓋與模體）溫度一定保持在130以上。澆注機制作PU件，比較合適。 、在前期模具硫化好后，制品比較嫩，脫模注意手勢，不要碰傷，取出后后硫化100需要16小時，在16小時后其性能均能達到并超過MOCA的性能，屬于高性能的彈性體。 、但HQEE系列價格比MOCA高2倍左右，屬美中不足，如果產(chǎn)品附加值高的話就無所謂了。 、該擴鏈劑不能作為TDI系列的擴鏈劑，不易凝膠，即使凝膠，硬度明顯下降，例如90A TDI系列用HQEE系列，其硬度只有70A-72A。 （四）接下來介紹MCDEA,該擴鏈劑屬于食品級制件應用擴鏈劑。 1、該產(chǎn)品可以與TDI和MDI兩大系列預聚體配合使

19、用，性能均佳。 2、該產(chǎn)品具有MOCA的優(yōu)點以外，還具備以下優(yōu)勢： 操作與MOCA一樣； 熔點比MOCA低，熔點89-90； 配合二丙系列的各種多元醇聚酯、聚醚的擴鏈； 耐生熱特別低，耐高溫。 美國、德國將MCDEA應用于輪胎、羅拉片、高耐磨制品上； 特別耐磨0.018以下，磨耗條件為CSD輪1000g/輪，5000r/min 230； 耐溫120左右，（600kg壓力/120/24h/2880轉(zhuǎn)）。 3、特別要引起大家注意的是： MCDEA在耐生熱特別低的情況下 用聚己內(nèi)酯+TDI/MDI+MCDEA=輪胎，在美國已經(jīng)在中速輪胎中應用，如中國紡織品廠江陰需要大量的羅拉片，也是用這種配方而作制

20、品。 后硫化溫度在100/24小時以上，常溫下保持21天后使用其性能特別好，既有強度，又耐磨，又耐溫，耐生熱低的特點。 4、它的缺點是價格昂貴,國內(nèi)價格130-150元/KG,隆扎公司180-200元/KG,但美國和歐盟國家應用較多。 （五）接下來在介紹740M,1604胺類擴鏈劑： 740M的名稱是二乙二醇雙一對氨基甲酸酯。 1604的名稱是3,5-二氨基對氯苯乙酸異丙酯。 以上兩個產(chǎn)品均可以應用于食品級制件上。 740M與MOCA性能相似，操作也類似，耐熱性好，另外光老化性能較好，但是熔點高（125-128），價格比MOCA貴 1604與MOCA性能相當，操作也比較方便，但色澤是咖啡色，與

21、有色配伍較差，價格昂貴，150-180元/KG 以上兩種產(chǎn)品的優(yōu)點是在美國和歐盟均通過SDS檢測，可以應用于食品工業(yè)的聚氨酯制品。 芳香族胺類，醇類擴鏈劑種類繁多，以上只是介紹了幾種。其他還有例如美國雅寶公司生產(chǎn)的E-100,E-300 ；淄博方中化學有限公司的TX-2；其他N,N-二烷基甲基二胺（Unilink4200）4100 適用于低硬度彈性體的擴鏈劑， 如（4102 30%+4132 70% ）性價比高。 脂肪族類，例如IPDA(異佛二酮二胺)低粘度，液體，反應速度特快，但收縮率小，色澤穩(wěn)定，耐力學性能好。五、總 結(jié) 擴鏈劑二大系列大小衍生替代品種有200余種，但真正具有強大生命力的有： （一）MOCA性價比好，綜合具有優(yōu)異的性能與價格的優(yōu)勢，幾十年來常盛不衰； （二） HQEE/HER系列是近幾年發(fā)展應用中無毒，高性能，高附加值的醇類擴鏈劑，美國、歐盟、臺灣和日本應用量大，我國處于試用與小批量應用階段，關(guān)鍵是認識上技術(shù)應用上存在不足； （三）MCDEA是全球目前認為在耐生熱最低的清潔衛(wèi)生擴鏈劑，應用于高端制件，應用于食品機械業(yè)的聚氨酯