聚氨酯彈性體的特性及應(yīng)用

資料范本本資料為word版本，可以直接編輯和打印，感謝您的下載聚氨酯彈性體的特性及應(yīng)用地點： 時間： 說明：本資料適用于約定雙方經(jīng)過談判，協(xié)商而共同承認(rèn)，共同遵守的責(zé)任與義務(wù)，僅供參考，文檔可直接下載或修改，不需要的部分可直接刪除，使用時請詳細(xì)閱讀內(nèi)容聚氨酯彈性體的特性與應(yīng)用聚氨酯彈性體的特性聚氨酯彈性體的綜合性能出眾，任何其他橡膠和塑料都無與倫比。而且聚氨酯彈性體可根據(jù)加工成型的要求進(jìn)行加工，幾乎能用高分子材料的任何一種常規(guī)工藝加工，如混煉模壓、液體澆注、熔融注射、擠出、壓延、吹塑、膠液涂覆、紡絲和機(jī)械加工等。聚氨酯彈性體的用途十分廣泛，產(chǎn)品幾乎遍及多用領(lǐng)域。聚氨酯彈性體綜合性能出眾，主要表現(xiàn)在彈性體兼?zhèn)淞藦南鹉z到塑料的許多寶貴特性。（1） 硬度范圍寬。而且在高硬度下仍具有良好的橡膠彈性和伸長率。（2） 強度高。在橡膠硬度下他們的拉伸強度和撕裂強度比通用橡膠高得多；在塑料硬度下，他們的沖擊強度和彎曲強度又比塑料高得多。（3） 性能的可調(diào)節(jié)范圍大。多項物理機(jī)械性能指標(biāo)均可通過對原材料的選擇和配方的調(diào)整，在一定范圍內(nèi)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。特別是在有水、油等潤濕介質(zhì)存在的工作條件下，其耐磨性往往是普通橡膠材料的幾倍到幾十倍。金屬材料如鋼鐵等雖然很堅硬，但并不一定耐磨，如黃河灌溉區(qū)的大型水泵，其過流部件金屬口環(huán)和保護(hù)圈經(jīng)過大量泥沙的沖刷，用不了幾百小時就嚴(yán)重磨損漏水，而采用聚氨酯彈性體包覆的口環(huán)和保護(hù)圈則連續(xù)運行1800小進(jìn)仍未磨損。其它如碾米用的礱谷機(jī)膠輥、選煤用的振動篩篩板、運動場的徑賽跑道、吊車鏟車用的動態(tài)油密封圈、電梯輪和旱冰鞋輪等等也都是聚氨酯彈性體的用武之地。在此需提到的一點是，要提高中低硬度聚氨酯彈性體制件的摩擦系數(shù)，改善在承載負(fù)荷下的耐磨性能，可在這類聚氨酯彈性體中添加少量二硫化鋁、石墨或硅油等潤滑劑。（5） 耐油。聚酯型聚氨酯彈性體的耐油性不低于丁臘橡膠，與聚硫橡膠相當(dāng)。（6）耐臭氧性能優(yōu)良。（7） 吸震、抗輻射和耐透氣性能好。（8） 加工方式多樣，適用性廣泛。聚氨酯彈性體既可跟通用橡膠一樣采用塑煉、混煉、硫化工藝成型（指MPU）；也可以制成液體橡膠，澆注模壓成型或噴涂、灌封、離心成型（指CPU）；還可以制成顆粒料，與普通塑料一樣，用注射、擠出、壓延、吹塑等工藝成型（指CPU）。模壓或注射成型的制件，在一定的硬度范圍內(nèi)，還可以進(jìn)行切割、修磨、鉆孔等機(jī)械加工。加工的多樣性，使聚氨酯彈性體的適用性十分廣泛，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。這些優(yōu)點正是聚氨酯彈性體在軍工、航天、聲學(xué)、生物學(xué)等領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用的原因。聚氨酯彈性體的不足方面：（1） 內(nèi)生熱大，耐高溫性能一般，特別是耐濕熱性能不好。正常使用溫度范圍是-40?120°C使用。若需在高頻振蕩條件或高溫條件下長期作用，則必須在結(jié)構(gòu)設(shè)計或配方上采取相應(yīng)改性措施。（2） 不耐強極性溶劑和強酸堿介質(zhì)。在一定溫度下，醇、酸、酮會使聚氨酯彈性體溶脹和降解，氯仿、二氯甲烷、二甲基甲酰胺、三氯乙烯等溶劑在常溫下就會使聚氨酯彈性體溶脹下面詳細(xì)介紹聚氨酯彈性體的主要性能。1.1硬度普通橡膠的硬度范圍為邵A20至邵A90,塑料的硬度范圍約為邵A95至邵D100，而聚氨酯彈性體的硬度范圍低至邵A10,高至邵D80,并且不需要填料的幫助。尤其可貴的是彈性體在塑料硬度下仍具有良好的橡膠彈性和伸長率，而普通橡膠只有靠添加大量填料，并以大幅度降低彈性和延伸率作為代價才能獲得較高的硬度。據(jù)報道，當(dāng)硬度高于75D時，其彈性將嚴(yán)重?fù)p失，當(dāng)硬度高于85D時，就不成彈性材料了。1.2機(jī)械強度聚氨酯彈性體的機(jī)械強度高，表現(xiàn)在楊氏模量、撕裂強度和承載力等方面。1.2.1楊氏模量和拉伸強度在彈性限度內(nèi)，拉伸應(yīng)力與形變之比叫做楊氏模量（E）或者成為彈性模量。聚氨酯彈性體和其他彈性體一樣，只有在低伸長時（約2.5%）才遵循胡克定理。但是它的楊氏模量要比其他彈性體高得多。而且聚氨酯彈性體的楊氏模量范圍遍及橡膠和塑料，范圍之寬，其他材料無可比擬。撕裂強度聚氨酯彈性體的撕裂強度很高，尤其是聚酯型，約為天然橡膠的2倍以上。承載能力雖然在低硬度下聚氨酯彈性體的壓縮強度也不高，但是聚氨酯彈性體可以在保持橡膠彈性的前提下提高硬度，從而達(dá)到很高的承載能力。而其他橡膠的硬度受到很大的局限，所以承載能力無法大幅度的提高。1.3耐磨性能聚氨酯彈性體的耐磨性能非常突出，測試結(jié)果一般在0.03?0.20mm3/m范圍內(nèi)，約為天然橡膠的3?5倍。實際使用中，由于潤滑劑等因素的影響，其效果往往更好。耐磨性與材料的撕裂強度和表面狀況等關(guān)系很大。聚氨酯彈性體的撕裂強度比其他橡膠高得多，但是他本身的摩擦系數(shù)并不低，一般在0.5以上，這就需要在實際使用中注意添加油類潤滑劑，或加少量二硫化鉬或石墨、硅油、四氟乙烯粉等，以降低摩擦系數(shù)，減少摩擦生熱。此外，摩擦系數(shù)還與材料硬度和表面溫度等因素有關(guān)。在所有情況下，摩擦系數(shù)都隨硬度的降低而提高，隨表面溫度的升高而上升。約60°C達(dá)到最大值。1.4耐油和耐藥品性能聚氨酯彈性體，特別是聚酯型聚氨酯彈性體，是一種強極性高分子材料。和非極性礦物油的親和性小，在燃料油（如煤油、汽油）和機(jī)械油（如液壓油、機(jī)油、潤滑油等）中幾乎不受侵蝕，比通用橡膠好的多，可以與丁臘橡膠媲美。但是，在醇、酯、酮類及芳烴中溶脹較大，高溫下逐漸破壞。在鹵代烴中溶脹顯著，有時還發(fā)生降解。聚氨酯彈性體浸在無機(jī)物溶液中，如果沒有催化劑的作用，和浸在水中相似。在弱酸、弱堿溶液中降解比在水中快，強酸強堿對聚氨酯的浸蝕作用更大。聚氨酯彈性體在油中的使用溫度為110°C以下，比空氣中的使用溫度高。但是，在多工程應(yīng)用中，油總是被水污染的。試驗表明，只要油中含有0.02%的水，水幾乎可全部轉(zhuǎn)移到彈性體中，這時，使用效果就會發(fā)生顯著差異。1.5耐水性能聚氨酯彈性體在常溫下的耐水性能是好的，一二年內(nèi)不會發(fā)生明顯水解作用，尤其是聚丁二烯型、聚醚型和聚碳酸酯型。通過強化耐水試驗，用外推法得出，在25C的常溫水中，拉伸強度損失一半所需要的時間，聚酯型彈性體（聚己二酸乙二醇丙二醇酯-TDI-MOCA）為10年，聚醚型彈性體（PTMG-TDI-MOCA）為50年，即聚醚型為聚酯型的5倍。1.6耐熱和耐氧化性能聚氨酯彈性體在惰性氣體（如氮氣）中的耐熱性能尚好，常溫下耐氧和耐臭氧性能也很好，尤其是聚酯型。但是高溫和氧的同時作用就會加快聚氨酯的老化進(jìn)程。一般的聚氨酯彈性體在空氣中長時間連續(xù)使用的溫度上限是80-90C，短時間使用可達(dá)到120C，對熱氧化變現(xiàn)出現(xiàn)顯著影響的溫度約為130C。按品種來說，聚酯型的耐熱氧化性能比聚醚型的好。在聚酯型中，聚己二酸己二醇酯型的好于一般聚酯型。在聚醚型中，PTMG又好于PPG型，并且均隨彈性體硬度提高而改善。此外一般的聚氨酯彈性體在高溫環(huán)境下強度下降顯著。1.7低溫性能聚氨酯彈性體有良好的低溫性能，主要表現(xiàn)在脆性溫度一般都很低（-50?-70C），有的配方（如PCL-TDI-MOCA）甚至更低的溫度也不脆化。同時小數(shù)品種（如PTMG-TDI-MOCA）的低溫彈性也很好。-45C的壓縮耐寒系數(shù)可達(dá)到0.2-0.5的水平，但是多數(shù)品種，特別是一些大宗品種，如一般的聚酯型彈性體，低溫結(jié)晶傾向比較大，低溫彈性不好，作為密封件使用，在-20C一下容易初相漏油的現(xiàn)象。隨著溫度的下降，聚氨酯彈性體的硬度、拉伸強度、撕裂強度和扭轉(zhuǎn)剛性顯著增大，回彈和伸長率下降。1.8吸振性能聚氨酯彈性體對交變應(yīng)力的作用表現(xiàn)出明顯的滯后現(xiàn)象。在這一過程中外力作用的一部分能量消耗于彈性體的分子的內(nèi)摩擦，轉(zhuǎn)變成為熱能。這種特性叫做材料的吸振性能，也稱為能量吸收性能或阻尼性能。吸振性能通常用衰減系數(shù)表示。衰減系數(shù)表示發(fā)生形變的材料能吸收施加給它的能量的百分?jǐn)?shù)。它除了與材料的性質(zhì)有關(guān)外，還與環(huán)境溫度、振動頻率有關(guān)。溫度越高，衰減系數(shù)越低，振動頻率越高，吸收能量越大。當(dāng)頻率與大分子的松弛時間相近時，吸收的能量最大。室溫下的聚氨酯彈性體可吸收振動能量的10%-20%，比丁腈橡膠還好。適于在形變幅度小時吸收大的沖擊力，而在形變幅度大的吸收小的沖擊力。此外，滯后現(xiàn)象產(chǎn)生內(nèi)生熱，使彈性體溫度升高。由于彈性體溫度上升，其回彈性提高，減震性能下降，所以，在設(shè)計減振件時一定要考慮諸性能的平衡。1.9電性能聚氨酯彈性體的電絕緣性能在一般工作溫度下是比較好的，大體相當(dāng)于氯丁橡膠和酚醛樹脂的水平。由于它既可以澆注成型，又可熱塑成型，故常用作電器元件灌封和電纜護(hù)套等材料。聚氨酯彈性體由于其分子極性比較大，對水有親和性，所以其電性能隨環(huán)境溫度變化比較大，同時也不適用于高頻電器材料使用。此外，聚氨酯彈性體的電性能隨溫度的上升而下降，隨材料的硬度上升而提高。1.10耐輻射性能在合成高分子材料中，聚氨酯彈性體的耐高能射線的性能是很好的。在105-106Gy輻射劑量下仍具有滿意的使用性能。但是對于淺色或者透明的彈性體在射線的作用下會出現(xiàn)變色現(xiàn)象，與在熱空氣或大氣老化試驗時觀察到的現(xiàn)象相似。聚醚型聚氨酯的耐霉菌性能還好，測試等級為0-1級，即基本不長霉菌。但聚酯型聚氨酯不耐霉菌，測試結(jié)果為嚴(yán)重長霉，不適于熱帶、亞熱帶野外使用和在濕熱的條件下存放。在野外和濕熱環(huán)境中使用的聚酯型聚氨酯彈性體，在配方中都要添加防霉劑（如八羥基哇啉銅、BCM等，一般用量在0.1%-0.5%）一改善其耐霉菌性能。1.12生物醫(yī)學(xué)性聚氨酯材料具有極好的生物相容性，急慢性毒理試驗和動物試驗證實，醫(yī)用聚氨酯材料無毒，無至畸變作用，無過敏反應(yīng)，無局部激性，無知熱源性，是最具有價值的合成醫(yī)用高分子材料之一。聚氨酯彈性體的應(yīng)用和開發(fā)綜上所述，聚氨酯彈性體的綜合性能是十分優(yōu)越的。近年來，各國都在根據(jù)市場需求情況加強其應(yīng)用開發(fā)研究，開發(fā)的重點在以下幾個方面：2.1汽車用聚氨酯彈性體現(xiàn)今的汽車工業(yè)正在向高性能、低重量、舒適與安全的方向發(fā)展。橡塑合成材料正在逐步取代金屬材料，這就為聚氨酯彈性體的應(yīng)用開辟了極為廣闊的前景。美國Goodrich公司開發(fā)出第二代TPU，其商務(wù)名為Estaloc。該產(chǎn)品保持了第一代TPUEstaloc的特性，并采用中空玻璃球作填料，使光澤度提高了15%以上，可用于制造汽車邊板和減震墊等。在汽車上安裝安全氣囊，是現(xiàn)代汽車工業(yè)發(fā)展的需要，對保護(hù)駕駛員的生命安全有重大作用。這種氣囊必須具備一定強度才能經(jīng)受高速沖擊，還要有較好的低溫柔性，適宜用聚氨酯制作，每個氣囊用膠量約300克。我國大部分汽車尚未安裝氣囊，市場需求量很大。利用聚氨酯彈性體的高強度和高承載能力。可制造中低速載重車輛用輪胎，強度和高承載能力，可制造中低速載重車輛用輪胎，其承載能力是用天然膠制造的同規(guī)格輪胎的7倍。近年來，一種新型綠色聚氨酯復(fù)合輪胎正在研究開發(fā)之中，它是以新舊橡膠光胎為基體，澆注上一定厚度的高耐磨、耐刺扎的聚氨酯橡膠膠面層，目前正處于里程試驗階段，不久后有望投入指生產(chǎn)。傳統(tǒng)的瀝青油氈防水材料已逐步被堅固耐用、整體施工的聚氨酯防水材料所替代；運動場的跑道在10年前只有國家級的正式比賽場地才用聚氨酯鋪裝材料，而現(xiàn)在大部分省市體育場、大中專院校，甚至一些中小學(xué)也都鋪上了聚氨酯塑膠跑道；大型橋梁的伸縮縫、飛機(jī)場跑道及高速公路的嵌縫也開始采用常溫固化的聚氯酯彈性體制作高速鐵路的軌枕是十分理想的材料，日本新干線鐵路通過的隧道和橋梁上所鋪的軌枕就是采用了聚氯酯彈性體材料。這一新的應(yīng)用充分發(fā)揮了聚氯酸彈性體質(zhì)輕、吸震性好、耐老化等特點，很好推廣價值。2.3礦山用聚氯酯彈性體煤礦、金屬及非金屬礦山對高耐磨、高強度而又富有彈性的非金屬材料需求量很大。近10年來，許多選擇煤廠用聚氯酯彈性篩選板取代了笨重的金屬篩板，不僅大大延長了篩板的使用壽命，而且明顯降低了操作環(huán)境的噪音，節(jié)能降耗效果明顯。其它如用于制作固體分離的旋流器、阻燃抗靜電的耐磨運輸帶、礦用單軌吊車的實芯輪、煤礦噴漿機(jī)用結(jié)合板、萬噸電動輪自卸車上的油密封圈、高壓電纜護(hù)套的冷補膠等也都為礦山建設(shè)發(fā)揮了巨大作用。目前還有許多礦山用耐磨彈性制品正等待我們?nèi)ラ_發(fā)和推廣。2.4鞋用聚氯酯彈性體自從臺商紛紛來到大陸，我國的制鞋業(yè)發(fā)展迅速。聚氯酯彈性具有緩沖性能好、質(zhì)輕、耐磨、防滑等優(yōu)點，現(xiàn)已成為制鞋工業(yè)中一種重要的配套材料，高爾夫球鞋、棒球鞋、足球鞋、滑雪鞋、旅游鞋、安全鞋等許多鞋的鞋底、鞋跟、鞋頭、鞋墊等重要配件都是用聚氯酯彈性體制成的，不僅美觀大方，而且舒適耐用，還能提高運動成績。2.5醫(yī)用聚氨酯彈性體良好的生物相容性、血液相容性、無各種添加劑是TPU和CPU