聚氨酯应用和下游产品介绍

1、聚氨酯的应用和下游产品聚氨酯的应用和下游产品 主讲：唐 敏 （一）聚氨酯的基本知识（一）聚氨酯的基本知识 中文名：中文名： 聚氨基甲酸酯；聚氨酯 英文名：英文名： polyurethane 用用 途：途： 根据所用原料的不同，可有不同性质的产品，一般 为聚酯型和聚醚型两类。可用于制造塑料、橡胶、 纤维、硬质和软质泡沫塑料、胶粘剂和涂料等。 来来 源：源： 由二元或多元异氰酸酯与二元或多元羟基化合物作 用而成的高分子化合物。 N=C=O + HO NH-COO （二）聚氨酯品种分类及应用领域（二）聚氨酯品种分类及应用领域 l聚氨酯是一种新兴的有机高分子材料，被誉为 “第五大塑料”，因其卓越的性能

2、而被广泛应 用于国民经济众多领域。 l产品应用领域涉及轻工、化工、电子、纺织、 医疗、建筑、建材、汽车、国防、航天、航空 （二）聚氨酯品种分类及应用领域（二）聚氨酯品种分类及应用领域 家具业应用家具业应用 1.油漆、2.涂料、3.粘合剂、4.沙发、5.床垫、6.座椅扶手 家用电器应用家用电器应用 1.电器绝缘漆 2.电线电缆护套 3.冰箱、冷柜、消毒柜、热水器等保温层 4.洗衣机 电子器件防水灌封胶 建筑业应用建筑业应用 1.密封胶、2.粘合剂、3.屋顶防水保温层、4.冷库保温、5.内外墙涂料 6.地板漆、 7.合成木材、8.跑道、9.防水堵漏剂 10 塑胶地板 交通行业应用交通行业应用 1.

3、 飞机、汽车内饰件座椅，扶手，头枕，门内板，仪表盘，方向盘，保险杠，减 震垫，挡泥板 2.地毯衬里，油漆 3.保温绝缘部件、管路 4.密封垫圈 5.防滑链 制鞋、制革业应用制鞋、制革业应用 1. 鞋内、外底 2.粘合剂 3.皮革整饰剂 4.人造革、合成革涂层 体育行业的应用体育行业的应用 塑胶运动场地（包括篮球、排球、羽毛球、网球场地、跑道的铺设），运动服装 （舞蹈服、泳衣、舞蹈服）；运动鞋、滑板车 1、PU软泡软泡Flexible PU l垫材垫材如座椅、沙发、床垫等 l吸音材料吸音材料开孔的聚氨酯软泡具有良好的吸声消震功能，可用作室内隔音材料； l织物复合材料织物复合材料垫肩、文胸海绵、化

4、妆棉；玩具 2、PU硬泡硬泡Rigid PU l冷冻冷藏设备冷冻冷藏设备如冰箱、冰柜、冷库、冷藏车等，聚氨酯硬泡是冷冻冷藏设备的 最理想的绝热材料； l工业设备保温工业设备保温如储罐、管道等； l建筑材料建筑材料在欧美发达国家，建筑用聚氨酯硬泡占硬泡总消耗量的70%左右，是 冰箱、冰柜等硬泡用量的一倍以上；在中国，硬泡在建筑业的应用还不像西方发达 国家那样普遍，所以发展的潜力非常大； l交通运输业交通运输业如汽车顶篷、内饰件（方向盘、仪表盘）等； l仿木材仿木材高密度（密度300700kg/m3）聚氨酯硬泡或玻璃纤维增强硬泡是结构泡 沫塑料，又称仿木材，具有强度高、韧性好、结皮致密坚韧、成型工

5、艺简单、生产 效率高等特点，强度可比天然木材高，密度可比天然木材低，可替代木材用作各类 高档制品。 l灌封材料灌封材料例如防水灌浆材料、堵漏材料、屋顶防水材料 l花卉行业花卉行业PU花盆、插花泥等 （二）聚氨酯品种分类及应用领域（二）聚氨酯品种分类及应用领域 3、PU半硬泡半硬泡Semi-rigid PU l吸能性泡沫体吸能性泡沫体吸能性泡沫体具有优异的减震、缓冲性能，良好的抗压缩负荷 性能及变形复原性能，其最典型的应用是用于制备汽车保险杠； l自结皮泡沫体（自结皮泡沫体（Integral Skin Foam）用于制备汽车方向盘、扶手、头枕等 软化性内功能件和内部饰件。自结皮泡沫制品通常采用反

6、应注射模塑成型 （Reaction Injection Moulding，简称RIM）加工技术； l微孔弹性体微孔弹性体聚氨酯微孔弹性体最典型的应用是用于制鞋工业。 4、聚氨酯弹性体（、聚氨酯弹性体（PU Elastomers） l 浇注型聚氨酯弹性体（简称浇注型聚氨酯弹性体（简称CPU）是聚氨酯弹性体中应用最广、产量最大的 一种； l热塑型聚氨酯弹性体（简称热塑型聚氨酯弹性体（简称TPU）热塑型聚氨酯弹性体约占聚氨酯弹性体总 量的25%左右； l混炼型聚氨酯弹性体（简称混炼型聚氨酯弹性体（简称MPU）占聚氨酯弹性体总量的10%左右。 （二）聚氨酯品种分类及应用领域（二）聚氨酯品种分类及应用领

7、域 5、聚氨酯鞋底料（、聚氨酯鞋底料（Shoe Sole） l优点：优点：密度低，质地柔软，穿着舒适轻便；尺寸稳定性好，储存寿命长；优异的 耐磨性能、耐挠曲性能；优异的减震、防滑性能；较好的耐温性能；良好的耐化 学品性能等等。 l应用：应用：高档皮鞋、运动鞋、旅游鞋等。 6、聚氨酯浆料、聚氨酯浆料 l对于浆料来讲，像甲苯、DMF的价格的变动很大程度上影响了浆料的成本，原因 很简单用量所占比重大。 l聚氨酯浆料用作涂层制备聚氨酯合成革、人造革。真皮的行情很容易受动物（牛、 羊、猪等行情的影响，疯牛病）。 （二）聚氨酯品种分类及应用领域（二）聚氨酯品种分类及应用领域 l干法聚氨酯浆料干法聚氨酯浆料

8、溶剂大都是用甲苯、丁酮/ 不环保 l湿法聚氨酯浆料湿法聚氨酯浆料DMF用水抽提（原因是 DMF与水有无限的溶解性）/比较环保 7、聚氨酯纤维（、聚氨酯纤维（Spandex，简称氨纶），简称氨纶） 氨纶的优异性能氨纶的优异性能：突出的高回弹性/优异的抗张强度、抗撕裂强度；耐候、耐紫外 线照射能力强；耐化学品、耐洗涤；与染料的亲和性好。 纺织品使用形式主要有四种纺织品使用形式主要有四种：裸丝、包芯纱、包覆纱、合捻线。 8、聚氨酯涂料（、聚氨酯涂料（PU Coatings） 应用领域主要有应用领域主要有：飞机、船舶、车辆涂装；木材、塑料、橡胶、皮革的表面涂装； 建筑物涂装；防腐涂装，等等。 （二）聚

9、氨酯品种分类及应用领域（二）聚氨酯品种分类及应用领域 水性聚氨酯涂料水性聚氨酯涂料 是溶剂型涂料的主要替代品之一。是溶剂型涂料的主要替代品之一。 9、聚氨酯胶粘剂（、聚氨酯胶粘剂（PU Adhesives） l强极性和化学活泼性强极性和化学活泼性与含有活泼氢的基材含有活泼氢的基材，如泡沫、塑料、木材、皮革、织 物、纸张、陶瓷等多孔材料，以及金属、玻璃、橡胶、塑料等表面光洁的材料表面光洁的材料都 有优良的化学粘接力优良的化学粘接力； l优异的抗剪切强度和抗冲击特性优异的抗剪切强度和抗冲击特性适用于，并具备优异的 柔韧特性； l优异的橡胶特性优异的橡胶特性能适应不同热膨胀系数基材的粘合，它在基材之

10、间形成具有 软-硬过渡层，不仅粘接力强，同时还具有优异的缓冲、减震功能； l低温和超低温性能低温和超低温性能超过所有其他类型的胶粘剂； l水性聚氨酯胶粘剂水性聚氨酯胶粘剂水性聚氨酯胶粘剂具有低VOC含量、低或无环境污染、不 燃等特点，是聚氨酯胶粘剂的重点发展方向。 （二）聚氨酯品种分类及应用领域（二）聚氨酯品种分类及应用领域 10、聚氨酯密封胶（、聚氨酯密封胶（PU Sealants） 聚氨酯密封胶聚氨酯密封胶 硅酮密封胶硅酮密封胶 高档密封胶的三大品种高档密封胶的三大品种 聚硫密封胶聚硫密封胶 门窗、玻璃等的填充密封； 高速公路、桥梁、飞机跑道等的嵌缝密封； 车窗（主要是风挡玻璃）的装配密封

11、。 （二）聚氨酯品种分类及应用领域（二）聚氨酯品种分类及应用领域 1 1）性能可调范围宽、适应性强（）性能可调范围宽、适应性强（2 2）耐磨性能好；（）耐磨性能好；（3 3）机）机 械强度大；（械强度大；（4 4）粘接性能好；（）粘接性能好；（5 5）弹性好，具有优良的复）弹性好，具有优良的复 原性，可用于动态接缝；（原性，可用于动态接缝；（6 6）低温柔性好；（）低温柔性好；（7 7）耐候性好，）耐候性好， 使用寿命长达使用寿命长达15201520年；（年；（8 8）耐油性好；（）耐油性好；（9 9）耐生物老化；）耐生物老化； （1010）价格适中。）价格适中。 （三）聚氨酯合成工艺和原料（

12、三）聚氨酯合成工艺和原料 （三）聚氨酯合成工艺和原料（三）聚氨酯合成工艺和原料 l环氧丙烷、环氧乙烷、环氧氯丙烷、四氢呋喃等; l含羟基的低分子化合物和含氨基或含羟基、氨基的低分子化合物。 l常用的有丙二醇、甘油、三羟甲基丙烷、乙二胺季戊四醇、木糖醇、三乙烯二 胺、山梨醇、蔗糖、双酚A、双酚S、三（2-羟乙基）异氰酸酯、甲苯二胺 l等；使用芳香族或杂环系多元醇或多元胺起始剂时，会在聚醚多元醇结构中引 入上述结构，它能使生成的聚氨酯材料具有较好的尺寸稳定性，耐热、耐燃。 这类起始剂常用的有双酚A、双酚S、三（2-羟乙基）异氰酸酯、甲苯二胺等。 l起始剂品种的变化，可以合成不同官能度、不同化学结构

13、和不同功能的聚醚多 元醇，以适应聚氨酯制品的多样性变化和性能要求。 l阴离子型、阳离子型、金属络合型，聚氨酯工业中常用的是阴离子型催化剂的 碱金属氢氧化物和阳离子催化剂的路易斯酸。 l前者用于制备低分子量的普通聚醚多元醇，后者用于制高分子量的聚醚多元醇 及四氢呋喃开环共聚合特种聚醚多元醇。金属类络合催化剂用于合成超高分子 量的聚醚多元醇，聚氨酯用聚醚多元醇的合成仅有少量应用。最常是氢氧化钾。 聚聚醚多元多元醇的主要的主要原料 （三）聚氨酯合成工艺和原料（三）聚氨酯合成工艺和原料 聚醚多元醇的合成方法聚醚多元醇的合成方法 原料的预处理 开环聚合反应 后处理工序 通常先将起始通常先将起始 剂和催化

14、剂进剂和催化剂进 行预混合，生行预混合，生 成金属金属烃成金属金属烃 氧化物，经真氧化物，经真 空脱水后加到空脱水后加到 反应釜中。反应釜中。 该反应为放热反该反应为放热反 应，必须及时移应，必须及时移 走反应热；为防走反应热；为防 止氧化反应，反止氧化反应，反 应前必须通入干应前必须通入干 燥氮气。燥氮气。 主要包括中和、主要包括中和、 吸附、脱水、吸附、脱水、 过滤、精馏等过滤、精馏等 单元。单元。 （三）聚氨酯合成工艺和原料（三）聚氨酯合成工艺和原料 常用聚醚多元醇的种类常用聚醚多元醇的种类 聚氧化丙烯二醇 聚氧化丙烯二醇又称聚丙二醇（polyoxypropylene glycol，简称

15、PPG），其制备是在内衬玻璃或不锈钢 反应釜中完成的。在此温度和压力下，环氧丙烷进行 连续聚合，直至到在一定的分子量。蒸出残存的环氧 丙烷后，将聚醚混合物转入中和釜，用酸性物质进行 中和，然后经过滤、精制、加入稳定剂得到产品。 聚四氢呋喃二醇 聚四氢呋喃二醇（polytetrahydrofuran glycol，简称 PTHF）或聚氧四亚甲基二醇（polyoxytetramethylene glycol，简称PIG、PTMEG、PTMG、PTMO）是由四 氢呋喃在阳离子催化剂存在下开环聚合制成的。 聚四氢呋喃二醇价格较高，一般用于制备高性能的聚 氨酯材料，其制品具有优秀的耐低温、耐水、耐油、

16、耐磨以及耐霉菌等性能。 。 （三）聚氨酯合成工艺和原料（三）聚氨酯合成工艺和原料 常用聚醚多元醇的种类常用聚醚多元醇的种类 四氢呋喃-氧化丙烯共聚二醇 四氢呋喃-氧化丙烯共聚二醇（tetrahydrofuranoxide propylene copolymer glycol）是由四氢呋喃与环氧丙 烷在路易氏酸的催化作用下开环聚合，经中和、水洗、 脱水以及过滤等工序制得。该共聚醚成本比纯聚四 氢呋喃二醇便宜，而其制品性能近似于PTMG，特别 适用于制造耐低温聚氨酯材料（耐寒可达-200）。 （三）聚氨酯合成工艺和原料（三）聚氨酯合成工艺和原料 常用聚醚多元醇的种类常用聚醚多元醇的种类 （三）聚氨

17、酯合成工艺和原料（三）聚氨酯合成工艺和原料 常用聚醚多元醇的种类常用聚醚多元醇的种类 特种聚醚多元醇 1）活性聚醚多元醇 2）阻燃型聚醚多元醇 3）接枝型聚醚多元醇 4）聚四氢呋喃多元醇 5）杂环改性聚醚多元醇 （四）聚氨酯发展与展望篇（四）聚氨酯发展与展望篇 l引言： 近30年来，世界聚氨酯工业发展非常迅速，已成为化学 工业中增长最快的行业，而中国将成为推进世界聚氨酯 工业发展的重要动力。 我国聚氨酯泡沫塑料工业发展至今已有40余年，目前的 年产量已达年产量已达40万吨万吨，占聚氨酯总产量的占聚氨酯总产量的60%以上以上。其中 软泡聚氨酯年产量为26万吨，硬泡聚氨酯为16万吨。 （四）聚氨酯

18、发展与展望篇（四）聚氨酯发展与展望篇 l聚氨酯（PU）是世界六大发展的合成材科之一，其工业发展较快，过去5年始终保 持6的年均增长率。就其应用广度而言，已跃居诸种合成材料的首位。而中国这 一具有巨大潜力的市场，在吸收了世界水平的技术和规模装置后，必将成为世界聚 氨酯工业发展的动力源。 一一.全球聚氨酯发展现状与趋势全球聚氨酯发展现状与趋势 我国聚氨酯产品年产量 全球聚氨酯产能 l异氰酸酯和多元醇存在着 l技术垄断: l收购、兼并、控股大型聚氨酯跨国公司 l技术含量并不高的聚氨酯加工制品及发泡剂、密封剂等产 品，商业化已非常成熟 l生产商为了占领市场不得不降低价格，较大的企业则通过 扩大产能、实现规模效益来降低成本，中小型企