聚氨酯彈性體

1、聚氨酯彈性體 自20世紀(jì)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(zhǎng)很快，同時(shí)它也促進(jìn)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(xué)腐蝕，耐射線輻射，與其材質(zhì)粘接性能好，彈性高，吸震力強(qiáng)等優(yōu)異性能。因此在國(guó)民經(jīng)濟(jì)許多領(lǐng)域中獲得廣泛應(yīng)用。 我國(guó)聚氨酯彈性體從上世紀(jì)70年代漸漸應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)中，到90年代發(fā)展開始加快，每年增長(zhǎng)25-40%。日本、臺(tái)灣、美國(guó)及歐盟國(guó)家從90年代開始先后進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)，旱冰輪風(fēng)靡全國(guó)。2000年以后每年均以15-25%的速度增長(zhǎng)，而且在全球金融危機(jī)十分嚴(yán)峻的情況下，全國(guó)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(jī)中體會(huì)到了高分子、高科技含量產(chǎn)品的生命力之強(qiáng)。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(yīng)而產(chǎn)生的氨基甲酸酯集團(tuán)（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(dú)特設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，其擁有的橡膠延長(zhǎng)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(diǎn)，。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(kuò)大的關(guān)鍵。 聚氨酯有以下四個(gè)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(yīng)用于承受重壓的零件原料，因?yàn)樗a(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(shì)，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(duì)于MDI類型的產(chǎn)品，TDI類型對(duì)水分比較敏感，與MDI相比較，擁有較短的脫模時(shí)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(jī)械性能5、拉力特性 6、撕裂強(qiáng)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(qiáng) 14、耐油、酸、堿與化學(xué)性抵制力強(qiáng) 15、抗輻射能力優(yōu)良 16、防火17、防霉菌與真菌 18、耐磨19、機(jī)械制造能力強(qiáng) 20、與其他材料粘著力強(qiáng)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(yīng)用領(lǐng)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(yīng)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(yīng)用范圍大致如下：涉及行業(yè)涉及行業(yè)應(yīng)應(yīng) 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(xiǎn)杠，皮革，封條，裝飾板密封圈，軸套，襯套，彈性聯(lián)軸器，保險(xiǎn)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(chǔ)罐，能量發(fā)送帶，同步帶輸送帶，燃料儲(chǔ)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?rùn)C(jī)襯墊，鏈輪，軌道齒輪，切割板，機(jī)械帶，聯(lián)軸器，分餾柱壓彎?rùn)C(jī)襯墊，鏈輪，軌道齒輪，切割板，機(jī)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(chǔ)存，輸送帶滑道內(nèi)襯，谷類儲(chǔ)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(xué)、石油、化學(xué)、海洋海洋套管，軸承，水里旋流器，浮標(biāo)，清管器，刮刀，擋泥板，閥座套管，軸承，水里旋流器，浮標(biāo)，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(yīng)應(yīng) 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(jī)械液壓件的密封軸封和油封，隔膜，各種機(jī)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(dòng)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(dòng)扶梯輪子，旱冰輪，刀刃滑冰輪子飛飛 機(jī)機(jī)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(yùn)動(dòng)體育運(yùn)動(dòng)球場(chǎng)，跑道，保齡球，舉重器材，啞鈴，汽艇球場(chǎng)，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(bǔ)膠，電纜，高速公路欽縫膠高鐵，膠帶，礦山冷補(bǔ)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(yīng)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(jià)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(qiáng)度以及伸長(zhǎng)率等各項(xiàng)性能指標(biāo)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(yù)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(yù)聚

9、體，如何合成為好呢？如果預(yù)聚體合成不好，做出來的制品將會(huì)有許多殘留異氰酸酯味，對(duì)環(huán)境對(duì)人體都會(huì)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(shí)間長(zhǎng)短，脫模劑涂層厚薄。由于脫模時(shí)是人工操作，后硫化溫度過高或過低等都會(huì)產(chǎn)生不良結(jié)果。 以上講了預(yù)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(gè)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(shí)，一定要考慮模蓋與常溫之間的溫差，會(huì)造成制品缺陷。

10、 4、蓋模時(shí)間早與晚會(huì)產(chǎn)生問題。早，產(chǎn)生低濕現(xiàn)象；晚，會(huì)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(shí)一定注意留在杯中的殘量，否則制品會(huì)出現(xiàn)缺陷。預(yù)聚體也同樣。 6、硫化時(shí)間，一般小制件25-30分鐘，大制件按實(shí)用預(yù)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(shí)硫化16小時(shí)，方可測(cè)性能，否則所測(cè)重量不精確。 從前人的經(jīng)驗(yàn)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(kuò)鏈劑 接下來再講擴(kuò)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(diǎn)102-106。按液相色譜分析99.5以上。應(yīng)用于高性能密封件，透明旱冰輪等。強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)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(shí)的溫度在160，而且反復(fù)溶解不變色。這2001年在大連彈性體專業(yè)會(huì)議上賈林材專家提出的，并且由我公司通過半年時(shí)間研發(fā)得出。該產(chǎn)品特別適合澆注機(jī)使用。一般情況下，粒狀MOCA熔點(diǎn)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(huì)產(chǎn)生MOCA色澤加深問題。由于MOCA溫度每提高5-10，色澤就會(huì)深1-2度，更

12、嚴(yán)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(shí)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(shí)溫度過高就會(huì)把局部MOCA結(jié)構(gòu)破壞，所做出的制品性能就會(huì)下降，色澤深，導(dǎo)致使用制件的客戶不滿意，合格率降低。 該MOCA應(yīng)用于膠輥、腳輪、篩網(wǎng)，輪胎，油田，飛機(jī)，軍工，體育運(yùn)動(dòng)，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(yīng)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(shí)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(gè)分子量，該產(chǎn)品屬液態(tài)芳香族二胺類擴(kuò)鏈劑，是專為反應(yīng)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(kuò)鏈劑，其化學(xué)結(jié)構(gòu)與MOCA相近，綜合性能接近于MOCA，但化學(xué)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(qiáng)度高等特點(diǎn)。其中ML-200為慢反應(yīng)型，反應(yīng)速度與6200相當(dāng)，適應(yīng)于快速反應(yīng)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(chǎng)合，膠層不流淌，無掛流；ML-200-f為快反應(yīng)型，反應(yīng)速度與E-100接近，可取代E-100與仲胺的復(fù)配體系，滿足平整光亮場(chǎng)合以及需進(jìn)一步加工處理場(chǎng)合的施工要求，可保證有一定時(shí)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(jī)械澆聚氨酯彈性體，縮短成型時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。 經(jīng)聚脲協(xié)會(huì)理事長(zhǎng)單位青島黃微波教授應(yīng)用，品質(zhì)優(yōu)于6200、E-100,而且相當(dāng)好。 技術(shù)成果： 1、液體MOCA比固體MOCA使用方便，省時(shí)，節(jié)能，對(duì)人體和環(huán)境無害，屬綠色環(huán)保產(chǎn)品； 2、適用于澆注機(jī)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(yīng)注射成型等方面得到應(yīng)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(biāo)一、理化指標(biāo)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(duì)密度（25）1.031.04儲(chǔ) 存 期6個(gè)月6個(gè)月二、應(yīng)用性能二、應(yīng)用性能ML-200PPG/TDIPTMEG/TDINCO%4.65.55 凝膠時(shí)間（s）150130硬度（邵氏）9096扯斷伸長(zhǎng)率%530380拉伸強(qiáng)度MPa2535.5300%定伸強(qiáng)度MPa11.313.2撕裂強(qiáng)度KN/m7096.6三、注意事項(xiàng)1、避光、陰涼、干燥保存；2、可加熱（不超過80）亦可室溫下與預(yù)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(gè)產(chǎn)品是MDI的擴(kuò)鏈劑，屬無毒擴(kuò)鏈劑。 1、1,4丁二醇價(jià)格便宜，操作方便，非常容易被大家接受應(yīng)用并推廣。但它做出來的制品短期內(nèi)性能較好，但隨著時(shí)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(yīng)用時(shí)間較短。 2、HQEE/HER固體，HQEE-L/HER-L 液體 這是一大類醇類擴(kuò)鏈劑，世界上美國(guó)奧琪生產(chǎn)并在中國(guó)蘇州銷售。蘇州湘園公司專門生產(chǎn)醇類擴(kuò)鏈劑并獲得國(guó)家專利。 醇類擴(kuò)鏈劑的優(yōu)點(diǎn)：扭曲率高，彈性特別好，撕裂強(qiáng)度高，耐磨，耐溫比MOCA高15-20。 HQEE固體單獨(dú)使用有以下缺點(diǎn)：收縮大，溶點(diǎn)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(diǎn)外還具有熔點(diǎn)低89，收縮率微小，不易析出，但易吸濕等特點(diǎn)。 因此HQEE/HER（固體混合使用）可優(yōu)缺點(diǎn)互補(bǔ)，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(guó)家發(fā)明專利的產(chǎn)品。它們具有上述優(yōu)點(diǎn)，還有以下優(yōu)勢(shì)：使用操作方便，價(jià)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(yīng)用時(shí)應(yīng)特別注意以下幾個(gè)問題： 、HQEE/HER在加熱溶解時(shí)，要注意空氣中的濕度，當(dāng)濕度65%時(shí)，操作時(shí)一定要注意真空脫泡后要快速與預(yù)聚體混合，轉(zhuǎn)速在150轉(zhuǎn)以上。 、MDI系列的凝膠時(shí)

18、間較快，倒入模具動(dòng)作要快，模具（模蓋與模體）溫度一定保持在130以上。澆注機(jī)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(shì)，不要碰傷，取出后后硫化100需要16小時(shí)，在16小時(shí)后其性能均能達(dá)到并超過MOCA的性能，屬于高性能的彈性體。 、但HQEE系列價(jià)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(kuò)鏈劑不能作為TDI系列的擴(kuò)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(kuò)鏈劑屬于食品級(jí)制件應(yīng)用擴(kuò)鏈劑。 1、該產(chǎn)品可以與TDI和MDI兩大系列預(yù)聚體配合使

19、用，性能均佳。 2、該產(chǎn)品具有MOCA的優(yōu)點(diǎn)以外，還具備以下優(yōu)勢(shì)： 操作與MOCA一樣； 熔點(diǎn)比MOCA低，熔點(diǎn)89-90； 配合二丙系列的各種多元醇聚酯、聚醚的擴(kuò)鏈； 耐生熱特別低，耐高溫。 美國(guó)、德國(guó)將MCDEA應(yīng)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(guó)已經(jīng)在中速輪胎中應(yīng)用，如中國(guó)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(shí)以上，常溫下保持21天后使用其性能特別好，既有強(qiáng)度，又耐磨，又耐溫，耐生熱低的特點(diǎn)。 4、它的缺點(diǎn)是價(jià)格昂貴,國(guó)內(nèi)價(jià)格130-150元/KG,隆扎公司180-200元/KG,但美國(guó)和歐盟國(guó)家應(yīng)用較多。 （五）接下來在介紹740M,1604胺類擴(kuò)鏈劑： 740M的名稱是二乙二醇雙一對(duì)氨基甲酸酯。 1604的名稱是3,5-二氨基對(duì)氯苯乙酸異丙酯。 以上兩個(gè)產(chǎn)品均可以應(yīng)用于食品級(jí)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(diǎn)高（125-128），價(jià)格比MOCA貴 1604與MOCA性能相當(dāng)，操作也比較方便，但色澤是咖啡色，與

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