聚氨酯化学与工艺12弹性体

1、聚氨酯化学与工艺聚氨酯化学与工艺Chap.5 聚氨酯弹性体聚氨酯弹性体 5.4热塑型聚氨酯弹性体（热塑型聚氨酯弹性体（TPU） 5.5混炼型聚氨酯弹性体（混炼型聚氨酯弹性体（MPU） 5.6聚氨酯弹性体的应用聚氨酯弹性体的应用返回主页返回主页目的和要求目的和要求聚氨酯弹性体的性能特点及其分类，聚氨酯弹性体的性能特点及其分类，了解制备了解制备弹性体原料及原料对性能的影响，弹性体原料及原料对性能的影响，熟悉浇注型聚氨酯弹性体（熟悉浇注型聚氨酯弹性体（CPU）、热塑）、热塑型聚氨酯弹性体（型聚氨酯弹性体（TPU）、混炼型聚氨酯）、混炼型聚氨酯弹性体（弹性体（MPU）的合成及加工方法，了解）的合成及加

2、工方法，了解聚氨酯弹性体的应用聚氨酯弹性体的应用5.4.2.3溶液法溶液法 在有机溶剂中加入二醇及二异氰酸酯反在有机溶剂中加入二醇及二异氰酸酯反应物，采用溶液聚合方法生产的应物，采用溶液聚合方法生产的TPU，一般，一般用于生产胶粘剂、合成革树脂和弹性涂料等。用于生产胶粘剂、合成革树脂和弹性涂料等。溶液聚合一般采用极性溶剂，如溶液聚合一般采用极性溶剂，如二甲基酰胺、二甲基酰胺、四氢呋喃、甲苯、二氧六环、环已酮等。四氢呋喃、甲苯、二氧六环、环已酮等。 溶液法的优点是溶液法的优点是： 反应平稳缓慢易控制；反应平稳缓慢易控制； 均匀性好，能获得线性聚氨酯。均匀性好，能获得线性聚氨酯。缺点是缺点是： 对

3、溶剂纯度要求高，要求溶剂不含水、醇、对溶剂纯度要求高，要求溶剂不含水、醇、胺、碱等杂质，否则可产生副反应；胺、碱等杂质，否则可产生副反应； 溶剂易挥发，可造成环境污染；溶剂易挥发，可造成环境污染；若采用溶液法合成固态若采用溶液法合成固态TPU，不仅溶剂浪费，不仅溶剂浪费，而且需溶剂回收装置，成本高；而且需溶剂回收装置，成本高；胶膜强度没有本体聚合法高。胶膜强度没有本体聚合法高。 用于用于合成革树脂、单组分溶剂型聚氨酯胶粘剂、双合成革树脂、单组分溶剂型聚氨酯胶粘剂、双组分溶剂型胶粘剂的羟基组分等通常采用溶液聚合法组分溶剂型胶粘剂的羟基组分等通常采用溶液聚合法合成合成，得到的聚氨酯是带少量羟基的热

4、塑性聚氨酯弹，得到的聚氨酯是带少量羟基的热塑性聚氨酯弹性体的溶液。性体的溶液。 溶液聚合法有溶液聚合法有一步法和预聚法一步法和预聚法。可把所有原料一。可把所有原料一起加入到反应容器中，在一定温度下进行反应；也可起加入到反应容器中，在一定温度下进行反应；也可以先把将聚酯二醇、扩链剂和以先把将聚酯二醇、扩链剂和MDI在反应容器中反应，在反应容器中反应，待粘度增加再分步加人溶剂。直到反应体系的粘度和待粘度增加再分步加人溶剂。直到反应体系的粘度和固含量达到规定值，降温至固含量达到规定值，降温至50 左右，过滤出料。左右，过滤出料。5.4.2.4合成配方及性能举例合成配方及性能举例 例例1.为了提高制品

5、的水解稳定性，并且保持良好的为了提高制品的水解稳定性，并且保持良好的耐寒性及成型加工性，可采用由芳香族二元酸与脂肪耐寒性及成型加工性，可采用由芳香族二元酸与脂肪族二元酸混合物以及长链二元醇和支链二元醇混合物族二元酸混合物以及长链二元醇和支链二元醇混合物制成的聚酯多元醇，然后与扩链剂制成的聚酯多元醇，然后与扩链剂1，4-丁二醇、丁二醇、MDI通过双螺杆挤出机制备热塑性聚氨酯弹性体粒料。通过双螺杆挤出机制备热塑性聚氨酯弹性体粒料。 配方（质量份）配方（质量份） 聚酯二醇聚酯二醇 2000 1，4-丁二醇丁二醇180 MDI 750 生产工艺如下。将上述物料用计量泵连续输入生产工艺如下。将上述物料用

6、计量泵连续输入双螺杆挤出机中，进行熔融聚合反应，双螺杆内的双螺杆挤出机中，进行熔融聚合反应，双螺杆内的中段温度（聚合温度）最高，达中段温度（聚合温度）最高，达220，挤出的聚氨，挤出的聚氨酯连续进入水中，然后用造粒机制成粒料，再用热酯连续进入水中，然后用造粒机制成粒料，再用热压机制成薄片或薄膜。压机制成薄片或薄膜。 加工性加工性 弹性体物性弹性体物性 流动开始温度流动开始温度185 拉伸强度拉伸强度 77MPa 熔融粘度熔融粘度2000Pas 伸长率伸长率 430% 薄膜浸在薄膜浸在100热水中浸泡热水中浸泡14d后拉伸强度保持率后拉伸强度保持率90%，耐寒性，耐寒性-24。例例2.一种聚酯型

7、一种聚酯型TPU配方及性能如下：配方及性能如下：配方（质量份）配方（质量份）聚已二酸丁二醇酯二醇（羟值聚已二酸丁二醇酯二醇（羟值106，酸值，酸值2）100邻苯二甲酸二羟乙基酯邻苯二甲酸二羟乙基酯24.2二苯基甲烷二异氰酸酯（二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）47.8弹性体物性弹性体物性拉伸强度拉伸强度 75MPa伸长率伸长率 400%永久变形永久变形 15%例例3.聚己内酯聚己内酯TPU配方配方聚已内酯二醇（聚已内酯二醇（M2000）1.0mol1,4-丁二醇丁二醇 4.38molMDI 3.25mol 反应条件：在反应条件：在80聚已内酯中加入聚已内酯中加入50MDI及室温的丁二及室温的丁二醇

8、，搅均匀后于醇，搅均匀后于160固化固化30min，再于，再于70后熟化后熟化2h。弹性体性能如下：弹性体性能如下：拉伸强度拉伸强度 41.4MPa 弯曲强度弯曲强度 24.1MPa50%模量模量 6.6MPa 磨耗磨耗(Taber) 35mg伸长率伸长率 500% 软化点软化点 103撕裂强度撕裂强度(Diec) 87.5kN/m例例4.一种耐热性一种耐热性TPU采用含苯环的二醇扩链剂，采用含苯环的二醇扩链剂，配方、制备方法及性能如下：配方、制备方法及性能如下：配方（质量份）配方（质量份）聚四氢呋喃二醇（羟值聚四氢呋喃二醇（羟值106） 1001，4-二羟甲基苯二羟甲基苯 10.76MDI

9、43制备方法：制备方法：首先将首先将PTMEG在在120 ，133Pa真空真空下脱水干燥下脱水干燥1h，然后加入，然后加入MDI，搅拌反应，搅拌反应10min，再加，再加入二羟甲基苯，继续搅拌入二羟甲基苯，继续搅拌15min，倒入预先涂有脱模剂，倒入预先涂有脱模剂的容器中，在的容器中，在130 加热器内静置加热器内静置3h左右，即得热塑性左右，即得热塑性聚氨酯弹性体。聚氨酯弹性体。弹性体物性如下：弹性体物性如下：拉伸强度拉伸强度42MPa 永久变形永久变形 25%伸长率伸长率800% 软化点软化点190耐磨耗性（按耐磨耗性（按ASTM-D394-47NBS法）为天然橡胶的法）为天然橡胶的2.5

10、倍。倍。5.4.3TPU加工成型工艺加工成型工艺 热塑性聚氨酯常以颗粒状形式出售，可热塑性聚氨酯常以颗粒状形式出售，可以说它是一种半成品，能用多种方法加工成以说它是一种半成品，能用多种方法加工成型。型。TPUTPU可以无需添加任何助剂而直接加工。可以无需添加任何助剂而直接加工。加工方法可分为加工方法可分为熔融加工和溶液加工熔融加工和溶液加工两大类。两大类。熔融加工是最主要的加工方式。熔融加工是最主要的加工方式。 根据制品的形状、大小和粒料的加工特根据制品的形状、大小和粒料的加工特性，热塑性聚氨酯弹性体可采用性，热塑性聚氨酯弹性体可采用挤出成型、挤出成型、注射模塑、压延成型、吹塑薄膜等熔融加工注

11、射模塑、压延成型、吹塑薄膜等熔融加工方式加工。方式加工。注射模塑和挤出成型是注射模塑和挤出成型是TPUTPU广泛采广泛采用的加工方法。用的加工方法。 一般来说，在一般来说，在TPUTPU硬链段氨基甲酸酯等基硬链段氨基甲酸酯等基团或链段之间形成的氢键，是团或链段之间形成的氢键，是物理交联键物理交联键，是，是TPUTPU具有良好物理性能的主要因素之一。具有良好物理性能的主要因素之一。TPUTPU的的组成结构及由此产生的硬度是工艺上控制温度组成结构及由此产生的硬度是工艺上控制温度的重要参考因素。的重要参考因素。5.4.3.1预干燥处理及助剂配料预干燥处理及助剂配料(1)干燥干燥 聚氨酯是聚氨酯是极性

12、聚合物极性聚合物，当其暴露在空气中时会慢慢吸湿。，当其暴露在空气中时会慢慢吸湿。用吸湿的用吸湿的TPU粒料熔融加工成型，粒料熔融加工成型，水在加工温度气化，使得水在加工温度气化，使得制品表面不光滑，内部产生气泡，特性降低。制品表面不光滑，内部产生气泡，特性降低。如果如果TPU的的吸吸水率超过水率超过0.1%，不仅影响其加工性能和制品外观，而且制品不仅影响其加工性能和制品外观，而且制品的机械性能明显降低。相同批次的的机械性能明显降低。相同批次的TPU粒料，粒料，吸水率为吸水率为0.2%TPU成型后的拉伸强度可能是吸水率成型后的拉伸强度可能是吸水率0.01%粒料成型制粒料成型制品拉伸强度的品拉伸强

13、度的1/4，而撕裂强度降低，而撕裂强度降低1/2，压缩变定也增大。，压缩变定也增大。 在在TPU加工之前，一般需对粒料进行干燥处理。适用于加工之前，一般需对粒料进行干燥处理。适用于加工的加工的TPU最多允许含有质量分数最多允许含有质量分数0.1%的水分，越低越好。的水分，越低越好。(2)(2)助剂助剂 一般一般TPUTPU可不配合其它材料，直接注塑或挤塑成型。但有可不配合其它材料，直接注塑或挤塑成型。但有些些TPUTPU加工时加入某些配料可改善加工性能或物性。助剂品种有加工时加入某些配料可改善加工性能或物性。助剂品种有润滑剂、减磨剂、增塑剂、水解稳定剂、光稳定剂、阻燃剂、润滑剂、减磨剂、增塑剂

14、、水解稳定剂、光稳定剂、阻燃剂、防霉剂及填料等。防霉剂及填料等。例如，为了改善例如，为了改善TPUTPU的耐光老化性能，的耐光老化性能，TPUTPU加加工成型时可添加工成型时可添加抗氧剂抗氧剂10101010以及光稳定剂以及光稳定剂UVUV9 9，添加添加1%1%的炭黑的炭黑可明显提高可明显提高TPUTPU材料的耐老化性。材料的耐老化性。 TPUTPU加工时，添加加工时，添加1%1%4%4%的润滑剂的润滑剂，有助于料流的稳定挤，有助于料流的稳定挤出。出。润滑剂用量对润滑剂用量对TPUTPU熔融指数的影响熔融指数的影响润滑剂用量润滑剂用量%00.51.01.52.03.0M/(g/10min)1

15、.6041.7671.9232.0682.1822.287TPU中添加抗氧剂中添加抗氧剂1010后的性能后的性能抗氧剂抗氧剂1010用量用量/%00.40.60.8拉伸强度拉伸强度/Mpa老化试验前老化试验前105100h老化后老化后105200h老化后老化后伸长率伸长率/%老化试验前老化试验前105100h老化后老化后105200h老化后老化后46.127.318.342136031848.849.147.839047048849.148.939.141348144846.145.939.6405480446加入环氧类稳定剂后加入环氧类稳定剂后TPUTPU的耐水解性能的耐水解性能性能性能沸水

16、浸泡时间沸水浸泡时间/h04896邵邵A硬度硬度拉伸强度拉伸强度/Mpa伸长率伸长率/%100%模量模量/Mpa300%模量模量/MPa93427005.914.39032.57456.915.39027.58054.513.25.4.3.2挤出成型（挤出成型（extrusion moulding ） 硬度在邵氏硬度在邵氏A92以下的以下的TPU适合于用挤出适合于用挤出机加工成型，异型件、软管、电缆外套、薄膜机加工成型，异型件、软管、电缆外套、薄膜等聚氨酯制品都可用挤出机连续生产。等聚氨酯制品都可用挤出机连续生产。 挤出成型的挤出成型的工艺过程工艺过程是：是：将干燥的将干燥的TPU粒粒料由料斗

17、加人挤出机的料筒，加热后，由旋转料由料斗加人挤出机的料筒，加热后，由旋转的螺杆传送并热塑化，从口模挤出，冷却定型，的螺杆传送并热塑化，从口模挤出，冷却定型，整理修饰。整理修饰。 TPU的挤出成型中，选择挤出机类型是很重要的挤出成型中，选择挤出机类型是很重要的，的，一般长径比在一般长径比在2028的单螺杆挤出机较为合适，的单螺杆挤出机较为合适，另外，压缩段、均化段都较长，均化段的槽深比一般另外，压缩段、均化段都较长，均化段的槽深比一般塑料用螺杆浅一些，螺杆的塑料用螺杆浅一些，螺杆的压缩比压缩比(进料口面积与出进料口面积与出料口面积之比料口面积之比)为为2.5:13.5:1较为适宜。较为适宜。 T

18、PU的挤出温度与其物性有关。一般硬度越大，的挤出温度与其物性有关。一般硬度越大，挤出温度越高。挤出温度越高。对一种特定牌号的对一种特定牌号的TPU，都有相应的，都有相应的挤出加工温度范围。挤出加工温度范围。挤出机的料筒的温度通常分别为：挤出机的料筒的温度通常分别为： 送料段送料段140160， 熔化段熔化段160180， 机机 头头185190， 口口 模模185195。 实际采用的温度根据实际采用的温度根据TPU的硬度、类型的硬度、类型等进行调整。等进行调整。TPU的熔融温度范围较窄，温度的熔融温度范围较窄，温度微小变化都会造成粘度急剧变化微小变化都会造成粘度急剧变化。温度的控制。温度的控制

19、是生产性能优良制品的关键，即使温度有是生产性能优良制品的关键，即使温度有35的变动，也会影响正常的生产。的变动，也会影响正常的生产。 粒料加工之前要预热，加工过程中料温粒料加工之前要预热，加工过程中料温一般控制在一般控制在170180，之间，设计加工温，之间，设计加工温度范围时，最好尽可能窄一些。度范围时，最好尽可能窄一些。 TPU挤出后，要尽快导入水槽冷却，也挤出后，要尽快导入水槽冷却，也可采用喷水或气流方式冷却。采用挤出工艺可采用喷水或气流方式冷却。采用挤出工艺可以生产管材、片材、电缆护套、薄膜等。可以生产管材、片材、电缆护套、薄膜等。5.4.3.3注射成型（注射成型（injection

20、molding ） 注射成型（注塑）是注射成型（注塑）是TPU的一种重要的加的一种重要的加工手段，通过注塑工艺可生产由小于工手段，通过注塑工艺可生产由小于1g的精密的精密部件至重达部件至重达10kg的大型制品。用于加工热塑性的大型制品。用于加工热塑性塑料的注塑机都可以用来加工塑料的注塑机都可以用来加工TPU制品，一般制品，一般可采用螺杆式或柱塞式注射机加工。可采用螺杆式或柱塞式注射机加工。基本工艺基本工艺：将干燥预热的粒料加入注射机的料：将干燥预热的粒料加入注射机的料筒，经加热熔化呈流动状态后，由柱塞或螺杆筒，经加热熔化呈流动状态后，由柱塞或螺杆压送至注射喷嘴，压注入预热的模具中，热熔压送至注

21、射喷嘴，压注入预热的模具中，热熔料充满模腔后冷却成型，脱模修饰后即得到制料充满模腔后冷却成型，脱模修饰后即得到制品，注塑工艺可采用单工位环形连续注射，也品，注塑工艺可采用单工位环形连续注射，也可采用自动化水平很高的多工位盘式注射，还可采用自动化水平很高的多工位盘式注射，还有双注射头的双模注塑。有双注射头的双模注塑。 螺杆注塑机是螺杆注塑机是TPU加工机械中较好的一类。加工机械中较好的一类。一般螺杆注塑机都有五个温区，由电热丝分段一般螺杆注塑机都有五个温区，由电热丝分段加热料道外壁，可使原料迅速达到熔融温度。加热料道外壁，可使原料迅速达到熔融温度。通常的注射成型温度分别为通常的注射成型温度分别为

22、；加料段加料段 130150，塑化段塑化段 140180 ,计量段计量段 160190 ，喷喷 嘴嘴 170190 ； 模具的温度则一般为模具的温度则一般为2060 。同样，加工温。同样，加工温度、压力等参数的选择取决于度、压力等参数的选择取决于TPU的硬度、加热区段的硬度、加热区段的数量及设备规格，对于不同硬度的的数量及设备规格，对于不同硬度的TPU，熔融温度熔融温度分别选择为：分别选择为：邵氏邵氏A 7590(邵氏邵氏D2840) 180210 ，邵氏邵氏A 9095(邵氏邵氏D4052) 190225邵氏邵氏A 95以上以上(邵氏邵氏52D以上以上) 210240 。 需要控制的压力有需

23、要控制的压力有热塑化压力和注射压力热塑化压力和注射压力。注。注射压力可控制中射压力可控制中30100MPa范围。塑化压力（背压）范围。塑化压力（背压）高可保证塑化和熔料均匀，一般在高可保证塑化和熔料均匀，一般在0.32MPa之间。之间。模具温度一般控制在模具温度一般控制在2060 ，硬度高、结晶度高的，硬度高、结晶度高的制品模具温度要高一些。制品模具温度要高一些。 在生产中，一般充模时间为在生产中，一般充模时间为23s，保压时间为，保压时间为20120s。TPU模塑周期一般在模塑周期一般在2060s。5.4.3.4模压及压延成型（模压及压延成型（compression moulding ） 模

24、压工艺比较简单，将粒料和配合料送到密炼机模压工艺比较简单，将粒料和配合料送到密炼机中混炼，经压片后，送到预热的模具中，在中混炼，经压片后，送到预热的模具中，在17MPa的压力下模压的压力下模压15min，脱模冷却即得制品。，脱模冷却即得制品。压延成型过程一般是：压延成型过程一般是：指将指将TPU熔料及配料送到熔料及配料送到预热的密炼机中塑炼，再通过预热的密炼机中塑炼，再通过2个以上相同旋转的辊筒个以上相同旋转的辊筒间隙压延成一定尺寸连续薄片，冷却成型，再牵引出间隙压延成一定尺寸连续薄片，冷却成型，再牵引出来卷取。一般包括两个阶段：前段是配料、塑炼和向来卷取。一般包括两个阶段：前段是配料、塑炼和

25、向压延机供料，后段包括压延、牵引、冷却、卷取等。压延机供料，后段包括压延、牵引、冷却、卷取等。塑炼时塑炼时TPU材料温度一般在材料温度一般在140170(内摩擦生内摩擦生热设备温度无需这么高热设备温度无需这么高)。由于由于TPU熔料粘度大，一般需添加少量润滑剂等熔料粘度大，一般需添加少量润滑剂等助剂。助剂。5.4.3.5溶液成型工艺溶液成型工艺 热塑性聚氨酯弹性体除了可熔融加工外，某些产热塑性聚氨酯弹性体除了可熔融加工外，某些产品在某些强极性溶剂中有较好的溶解性，当有机溶剂品在某些强极性溶剂中有较好的溶解性，当有机溶剂挥发或除去后。挥发或除去后。TPU树脂一般能结晶成型，因而可以树脂一般能结晶

26、成型，因而可以采用溶液法加工成型，采用流延成膜、刷涂、喷涂和采用溶液法加工成型，采用流延成膜、刷涂、喷涂和浸渍等工艺进行加工。在加工中的主要控制参数一般浸渍等工艺进行加工。在加工中的主要控制参数一般包括：聚氨酯溶液的固含量、工作粘度，涂覆后的干包括：聚氨酯溶液的固含量、工作粘度，涂覆后的干燥速率等。燥速率等。 用于溶解用于溶解TPU粒料常用的粒料常用的溶剂有溶剂有N，N二甲基甲二甲基甲酰胺酰胺(DMF)、丙酮、甲乙酮、丙酮、甲乙酮(MEK)、乙酸乙酯、甲苯、乙酸乙酯、甲苯、四氢呋喃四氢呋喃(THF)、环已酮等、环已酮等，为了获得良好的溶解性、，为了获得良好的溶解性、体系粘度和挥发速率，可采用混

27、合溶剂。采用溶液法体系粘度和挥发速率，可采用混合溶剂。采用溶液法生产的生产的TPU溶液可直接用于加工。溶液可直接用于加工。 TPU溶液主要用于合成革溶液主要用于合成革/人造革、胶粘剂、涂料及人造革、胶粘剂、涂料及溶液法浇注薄膜等。溶液法浇注薄膜等。 合成革及人造革用聚氨酯树脂属于热塑性聚氨酯，合成革及人造革用聚氨酯树脂属于热塑性聚氨酯，一般采用一般采用溶液法生产溶液法生产，加入色粒料及其它助剂的聚氨，加入色粒料及其它助剂的聚氨酯溶液俗称酯溶液俗称“聚氨酯浆料聚氨酯浆料”，可采用多种加工方式，可采用多种加工方式，如如干式转移涂层法干式转移涂层法加工是指将聚氨酯浆料涂覆在离型加工是指将聚氨酯浆料涂

28、覆在离型纸上，溶剂挥发后将胶膜转移辊贴到织物或革基布上纸上，溶剂挥发后将胶膜转移辊贴到织物或革基布上而完成加工；而完成加工；湿法加工湿法加工是指浸渍或涂覆有聚氨酯浆料是指浸渍或涂覆有聚氨酯浆料的的“基布基布”在凝固水浴中浸泡，使在凝固水浴中浸泡，使DMFDMF与水充分交换，与水充分交换，在革表层产生一层含微孔的聚氨酯树脂层。在革表层产生一层含微孔的聚氨酯树脂层。 为了提高成品的耐热及耐溶剂、耐水性能，可在为了提高成品的耐热及耐溶剂、耐水性能，可在聚氨酯深夜中加入少量多异氰酸酯交联剂，得到的聚聚氨酯深夜中加入少量多异氰酸酯交联剂，得到的聚氨酯膜层为交联型聚氨酯。此方法不适用于氨酯膜层为交联型聚氨

29、酯。此方法不适用于PUPU革的湿革的湿法涂层工艺。法涂层工艺。5.4.4TPU的改性及聚合物合金的改性及聚合物合金 由于热塑性聚氨酯具有优异的耐磨性、较高的由于热塑性聚氨酯具有优异的耐磨性、较高的拉伸强度和伸长率，同时兼具低温柔韧性，以及硬拉伸强度和伸长率，同时兼具低温柔韧性，以及硬度范围广、承载能力大等性能，应用范围十分广泛，度范围广、承载能力大等性能，应用范围十分广泛，如汽车车体外部配件、电缆护套、工业胶管、齿轮、如汽车车体外部配件、电缆护套、工业胶管、齿轮、密封件、滑雪鞋和各种胶轮等。但由于密封件、滑雪鞋和各种胶轮等。但由于TPU生产成生产成本高，加工性能不如聚烯烃等，限制了它的应用。本

30、高，加工性能不如聚烯烃等，限制了它的应用。可以加入价格较低的其它聚合物，制得可以加入价格较低的其它聚合物，制得“合金合金”。 它可以和它可以和PVC、POM、PC、ABS、PS、PET等混合，制得等混合，制得“合金合金”。满足不同性能要求。满足不同性能要求。 热塑性聚氨酯热塑性聚氨酯硬度范围从邵氏硬度范围从邵氏A80至邵氏至邵氏D74、弹性模量在、弹性模量在101000MPa范围范围，一般的，一般的TPU树脂还不能满足工程制件，如汽车车体制树脂还不能满足工程制件，如汽车车体制件、保险杠、侧门板及车门的要求，人们发现件、保险杠、侧门板及车门的要求，人们发现用玻璃纤维作增强材料，可以明显提高用玻璃

31、纤维作增强材料，可以明显提高TPU材材料的力学性能。料的力学性能。20世纪世纪80年代以来，增强热塑年代以来，增强热塑性聚氨酯得到越来越多的应用。性聚氨酯得到越来越多的应用。 TPU用用玻璃纤维增强玻璃纤维增强后，后，力学性能如弯力学性能如弯曲模量、拉伸强度大幅度提高，弹性模量高曲模量、拉伸强度大幅度提高，弹性模量高达达5000MPa，耐热性能明显改善，热膨胀系，耐热性能明显改善，热膨胀系数与金属相近。数与金属相近。增强增强TPU在冲击性能方向有在冲击性能方向有较大优势，弹性模量低于较大优势，弹性模量低于2500MPa的增强的增强TPU受冲击时不发生断裂，是汽车车身大型受冲击时不发生断裂，是汽

32、车车身大型制件所需的重要材料。制件所需的重要材料。 玻璃纤维的用量、玻璃纤维长径比及长玻璃纤维的用量、玻璃纤维长径比及长度，对制成的增强度，对制成的增强TPU塑料的性能有重要影响。塑料的性能有重要影响。玻璃纤维越细，增强效果越好玻璃纤维越细，增强效果越好，如在玻纤表面，如在玻纤表面采用液体聚合物处理，可改善玻纤与采用液体聚合物处理，可改善玻纤与TPU的粘的粘接性，提高材料的撕裂强度、拉伸弹性模量和接性，提高材料的撕裂强度、拉伸弹性模量和冲击强度。冲击强度。 由于脆性玻璃纤维的加入，材料的韧性下由于脆性玻璃纤维的加入，材料的韧性下降，但下降幅度不大，当玻璃纤维的含量降，但下降幅度不大，当玻璃纤维

33、的含量20%（质量）时，受冲击时增强（质量）时，受冲击时增强TPU不断裂，不断裂，耐冲击性能优于聚酰胺。耐冲击性能优于聚酰胺。5.5混炼型聚氨酯弹性体（混炼型聚氨酯弹性体（MPU） 混炼型聚氨酯弹性体混炼型聚氨酯弹性体（millable PU，MPU）是研制最早的一类弹性体是研制最早的一类弹性体，主要加工特性是先，主要加工特性是先合成贮存稳定的固体生胶，再采用通用橡胶的合成贮存稳定的固体生胶，再采用通用橡胶的混炼机械进行加工，制得热固性网状分子结构混炼机械进行加工，制得热固性网状分子结构的聚氨酯弹性体。根据主链软段结构，混炼型的聚氨酯弹性体。根据主链软段结构，混炼型聚氨酯可分为聚酯型和聚醚型两

34、大类根据硫化聚氨酯可分为聚酯型和聚醚型两大类根据硫化剂不同分为剂不同分为S S硫化和硫化和DCPDCP硫化胶硫化胶。1.1.混炼胶原料体系混炼胶原料体系 低聚物多元醇（已二酸系聚酯、低聚物多元醇（已二酸系聚酯、PTMGPTMG等）、二异等）、二异氰酸酯（氰酸酯（TDITDI、MDIMDI）、）、扩链剂（烯丙基甘油醚，三羟甲基丙烷单烯丙基醚）、填料（、填料（CBCB，SiOSiO2 2等）、等）、增塑剂（已二酸酯增塑剂、亚磷酸三甲酚酯等）、增塑剂（已二酸酯增塑剂、亚磷酸三甲酚酯等）、其它（交联剂、水解稳定剂、防老剂等）其它（交联剂、水解稳定剂、防老剂等）2.2.合成工艺合成工艺 混炼型聚氨酯生胶

35、的合成方法有预聚体法和一步混炼型聚氨酯生胶的合成方法有预聚体法和一步法两种。多数采用预聚体法。合成时法两种。多数采用预聚体法。合成时NCO/OHNCO/OH的摩尔的摩尔比一般比一般R R小于小于1 1，端基为羟基。通常，端基为羟基。通常R R取值取值0.850.850.980.98之间。之间。3.3.混炼工艺混炼工艺 混炼型聚氨酯生胶可采用通用橡胶的加工混炼型聚氨酯生胶可采用通用橡胶的加工设备加工。制品的收缩率主要取决于硫化温设备加工。制品的收缩率主要取决于硫化温度，硫化温度越高收缩率越大。度，硫化温度越高收缩率越大。4.4.硫化体系硫化体系 可采用可采用硫黄硫化体系、过氧化物硫化体系硫黄硫化

36、体系、过氧化物硫化体系和异氰酸酯硫化体系。和异氰酸酯硫化体系。5.5.混炼型聚氨酯弹性体的主要特点及应用混炼型聚氨酯弹性体的主要特点及应用混炼型聚氨酯弹性体的主要特点如下：混炼型聚氨酯弹性体的主要特点如下：可以采用通用橡胶的加工设备生产制品；可以采用通用橡胶的加工设备生产制品；与通用橡胶性能相比，其耐磨性好，撕裂强与通用橡胶性能相比，其耐磨性好，撕裂强度高，低硬度配方的压缩永久变形小，耐油性度高，低硬度配方的压缩永久变形小，耐油性也较好。也较好。混炼型聚氨酯弹性体的相对分子质量一般比混炼型聚氨酯弹性体的相对分子质量一般比浇注型聚氨酯弹性体高，从浇注型聚氨酯弹性体高，从1000010000到到3

37、000030000左左右，通过选择不同的原料配比可得到门尼粘右，通过选择不同的原料配比可得到门尼粘度不同的生胶。度不同的生胶。在混炼型聚氨酯弹性体中，可以添加炭黑、在混炼型聚氨酯弹性体中，可以添加炭黑、白炭黑等填充剂，以达到提高制品硬度和补白炭黑等填充剂，以达到提高制品硬度和补强的效果。强的效果。 混炼胶既可挤出成型，也可注射成型，混炼胶既可挤出成型，也可注射成型，在注射成型加工过程中，就交联结构的热稳定在注射成型加工过程中，就交联结构的热稳定性来说，在三种硫化体系的混炼胶中，它可以性来说，在三种硫化体系的混炼胶中，它可以制得硬度为邵制得硬度为邵A60A607070的制品。的制品。 混炼型聚氨

38、酯弹性体通常采用本体聚合混炼型聚氨酯弹性体通常采用本体聚合法生产。主要用来制作薄壁制品、膜制品、汽法生产。主要用来制作薄壁制品、膜制品、汽车防尘罩、传动带、油封、曲杆泵衬里、泥浆车防尘罩、传动带、油封、曲杆泵衬里、泥浆泵活塞等，还可用于坦克履带板挂胶。泵活塞等，还可用于坦克履带板挂胶。6.国内外几种主要的混炼型聚氨酯弹性体国内外几种主要的混炼型聚氨酯弹性体UrepanGrnthane S、SRVibrathaneElastothanAdiprene C、CMHA-1HA-5南京南京-S胶胶1.1.在选煤、矿山、冶金等行业的应用在选煤、矿山、冶金等行业的应用 聚氨酯弹性体是最符合矿山要求的非金属

39、材料，聚氨酯弹性体是最符合矿山要求的非金属材料，可取代部分金属材料。用于矿山的聚氨酯弹性体制品可取代部分金属材料。用于矿山的聚氨酯弹性体制品有筛板、弹性体衬里、运输带等。聚氨酯橡胶筛板品有筛板、弹性体衬里、运输带等。聚氨酯橡胶筛板品种有弛张筛板、张力筛板、条缝筛板等。聚氨酯橡胶种有弛张筛板、张力筛板、条缝筛板等。聚氨酯橡胶筛板具有优异的耐磨、耐水、耐油、吸振消声、强度筛板具有优异的耐磨、耐水、耐油、吸振消声、强度高、与金属骨架粘接牢等特性，噪音小，自清理效果高、与金属骨架粘接牢等特性，噪音小，自清理效果好，并减轻筛机负荷，节省能耗，延长了筛机寿命，好，并减轻筛机负荷，节省能耗，延长了筛机寿命，

40、筛分的质量高。筛分的质量高。5.6聚氨酯弹性体的应用聚氨酯弹性体的应用 许多矿山设备如摇床、浮选机、特种许多矿山设备如摇床、浮选机、特种选矿机、族流器、螺旋流槽、粉碎机、磁选矿机、族流器、螺旋流槽、粉碎机、磁选机、管道和弯头，接触碎石等物料，需选机、管道和弯头，接触碎石等物料，需要耐磨的衬里；矿用单轨吊车的钢芯聚氨要耐磨的衬里；矿用单轨吊车的钢芯聚氨酯驱动轮、阻燃抗静电的聚氨酯输送带、酯驱动轮、阻燃抗静电的聚氨酯输送带、设备电缆设备电缆TPUTPU护套、防尘圈、减震块等，聚护套、防尘圈、减震块等，聚氨酯弹性体是首选的材料。氨酯弹性体是首选的材料。聚氨酯胶轮聚氨酯胶轮聚氨酯筛板（网）聚氨酯筛板（

41、网）设备衬里设备衬里旋流器旋流器2.聚氨酯胶辊聚氨酯胶辊 聚氨酯胶辊是一类性能优异的聚氨酯橡胶制品，聚氨酯胶辊是一类性能优异的聚氨酯橡胶制品，一般采用浇注工艺在钢或铁辊外覆一层聚氨酯弹性一般采用浇注工艺在钢或铁辊外覆一层聚氨酯弹性体而成。体而成。根据用途分种类有：根据用途分种类有：粮食加工的砻谷胶辊，粮食加工的砻谷胶辊，造纸工业中的挤压胶辊和轧浆胶辊，纺织工业中用造纸工业中的挤压胶辊和轧浆胶辊，纺织工业中用作拉丝辊、牵伸辊和切丝辊等，木材、玻璃和包装作拉丝辊、牵伸辊和切丝辊等，木材、玻璃和包装工业所用的传动轴承胶辊，印染机械用各种胶辊，工业所用的传动轴承胶辊，印染机械用各种胶辊，各种仪器用小型

42、胶辊，输送系统用传送胶辊，印刷各种仪器用小型胶辊，输送系统用传送胶辊，印刷胶辊，金属冷轧用传送胶辊，金属钢板彩涂胶辊等胶辊，金属冷轧用传送胶辊，金属钢板彩涂胶辊等等等，这些胶辊的胶层都可以用聚氨酯弹性体制作。，这些胶辊的胶层都可以用聚氨酯弹性体制作。 胶辊大多数采用浇注工艺制造，一般采胶辊大多数采用浇注工艺制造，一般采用把钢芯放在圆筒型模具中央浇注弹性体成用把钢芯放在圆筒型模具中央浇注弹性体成型。特殊的胶辊可采用离心浇注法或旋转浇型。特殊的胶辊可采用离心浇注法或旋转浇注法。旋转浇注法无需模具，采用室温硫化注法。旋转浇注法无需模具，采用室温硫化浇注弹性体体系，总加工时间缩短。浇注弹性体体系，总加

43、工时间缩短。聚氨酯胶辊聚氨酯胶辊聚氨酯胶辊聚氨酯胶辊3.3.聚氨酯胶轮及轮胎聚氨酯胶轮及轮胎 聚氨酯弹性体承载能力大、耐磨、耐油，与金聚氨酯弹性体承载能力大、耐磨、耐油，与金属骨架粘接牢固，可用于制造在各种传动机构中广属骨架粘接牢固，可用于制造在各种传动机构中广泛使用的胶轮，如；生产线传送带用托轮、导轮，泛使用的胶轮，如；生产线传送带用托轮、导轮，缆车的滑轮，等等。体育娱乐方向，高档溜冰鞋旱缆车的滑轮，等等。体育娱乐方向，高档溜冰鞋旱冰轮及滑板车的轮子都采用聚氨酯制造。聚氨酯胶冰轮及滑板车的轮子都采用聚氨酯制造。聚氨酯胶轮还具有耐油、韧性好、附着力强等特点，在矿用轮还具有耐油、韧性好、附着力强

44、等特点，在矿用单轨吊车、齿轨车及清洗车等车辆上使用效果十分单轨吊车、齿轨车及清洗车等车辆上使用效果十分明显。聚氨酯还用于很小的电子和精密仪器传动轮、明显。聚氨酯还用于很小的电子和精密仪器传动轮、各种万向轮等。各种万向轮等。 还有微发泡轮胎，还有微发泡轮胎，PUPU发泡填充轮胎等。发泡填充轮胎等。聚氨酯胶轮聚氨酯胶轮高档溜冰鞋旱冰轮及滑板车的轮子高档溜冰鞋旱冰轮及滑板车的轮子聚氨酯充气轮胎聚氨酯充气轮胎免充气聚氨酯备用轮胎免充气聚氨酯备用轮胎聚氨酯灌注轮胎聚氨酯灌注轮胎聚氨酯实心轮胎聚氨酯实心轮胎4.机械配件机械配件 各种密封圈、减震块、联轴节、汽车防滑链等各种密封圈、减震块、联轴节、汽车防滑链

45、等。梅花联轴节梅花联轴节减震块减震块5.鞋材鞋材 聚氨酯弹性体具有缓冲性能好，质轻、耐聚氨酯弹性体具有缓冲性能好，质轻、耐磨、防滑等特点，加工性能好，已成为制鞋工磨、防滑等特点，加工性能好，已成为制鞋工业中一种重要的鞋用合成材料，制造棒球鞋、业中一种重要的鞋用合成材料，制造棒球鞋、高尔夫球、足球等的运功鞋、鞋底、鞋跟、鞋高尔夫球、足球等的运功鞋、鞋底、鞋跟、鞋头，以及滑雪鞋、安全鞋、休闲鞋等。用于鞋头，以及滑雪鞋、安全鞋、休闲鞋等。用于鞋材的聚氨酯材料有浇注型微孔弹性体及热塑性材的聚氨酯材料有浇注型微孔弹性体及热塑性聚氨酯弹性体等，以微孔弹性体鞋底为主。聚氨酯弹性体等，以微孔弹性体鞋底为主。

46、聚氨酯微孔弹性体质轻，耐磨性又好受到制聚氨酯微孔弹性体质轻，耐磨性又好受到制鞋厂商的青睬。制品密度低，比传统的橡胶底和鞋厂商的青睬。制品密度低，比传统的橡胶底和PVCPVC鞋材要轻得多。在国内微孔聚氨酯能弹性体主要用鞋材要轻得多。在国内微孔聚氨酯能弹性体主要用于旅游鞋、皮鞋、运动鞋、凉鞋等的鞋底及鞋垫，于旅游鞋、皮鞋、运动鞋、凉鞋等的鞋底及鞋垫，国外主要可用于需耐磨性和弹性的特殊运动鞋鞋底，国外主要可用于需耐磨性和弹性的特殊运动鞋鞋底，设计可多样化。设计可多样化。TPUTPU鞋后跟具有高耐磨性。可在注射鞋后跟具有高耐磨性。可在注射成型中加入可热分解发泡剂，制成发泡成型中加入可热分解发泡剂，制成

47、发泡TPUTPU弹性鞋材。弹性鞋材。PU鞋材鞋材PU鞋材鞋材返回目录返回目录6.6.模具衬里以及钣金零件成型用冲裁模板模具衬里以及钣金零件成型用冲裁模板等等 用常规钢制冲模冲裁薄片零件，断口常用常规钢制冲模冲裁薄片零件，断口常有毛刺。用聚氨酯橡胶代替传统钢模的冲压有毛刺。用聚氨酯橡胶代替传统钢模的冲压技术是金属薄板冲压技术的一次飞跃，能大技术是金属薄板冲压技术的一次飞跃，能大幅度缩短模具制造周期，延长模具使用寿命，幅度缩短模具制造周期，延长模具使用寿命，降低成型零件的生产成本并提高零件表面降低成型零件的生产成本并提高零件表面质量和尺寸精度，特别适用于中小批量和单质量和尺寸精度，特别适用于中小批

48、量和单件产品的试制生产，对薄而复杂的冲压零件件产品的试制生产，对薄而复杂的冲压零件更加适合。更加适合。 在瓷砖及陶瓷生产线上，采用在瓷砖及陶瓷生产线上，采用PUPU弹性体内衬模弹性体内衬模具可降低生产成本，提高生产效率和成品率。聚氨具可降低生产成本，提高生产效率和成品率。聚氨酯可制造混凝土模具，采用氨酯模具可复制各种花酯可制造混凝土模具，采用氨酯模具可复制各种花纹，生产装饰性砌块，五金模具冲压生产中采用聚纹，生产装饰性砌块，五金模具冲压生产中采用聚氨酯弹性体棒、管及板垫代替金属弹簧作缓冲构件，氨酯弹性体棒、管及板垫代替金属弹簧作缓冲构件，弹性高、柔韧性、原缩变形强度高，不损坏模具。弹性高、柔韧

49、性、原缩变形强度高，不损坏模具。钣金用钣金用PU弹性体弹性体钣金用钣金用PU弹性体弹性体7.医用弹性制品医用弹性制品 医用聚氨酯弹性体在国外以热塑性聚氨酯医用聚氨酯弹性体在国外以热塑性聚氨酯为主，也有少量浇注型聚氨酯弹性体及微孔弹为主，也有少量浇注型聚氨酯弹性体及微孔弹性体。由于聚氨酯弹性体的高强度、耐磨、具性体。由于聚氨酯弹性体的高强度、耐磨、具生物相容性、无增塑剂和其它小分子惰性添加生物相容性、无增塑剂和其它小分子惰性添加剂、在医用高分子材料中占有重要的地位。剂、在医用高分子材料中占有重要的地位。 医用聚氨酯制品有聚氨酯胃镜软管、医用医用聚氨酯制品有聚氨酯胃镜软管、医用软管、人工以及隔膜及包囊材料、聚氨酯弹性软管、人工以