聚氨酯的应用

1、聚氨酯的应用聚氨酯的隔热、隔音和弹性是所有合成材料中最优异的，其它材料无法比拟。 同时其耐磨性、耐油性和耐水性都极为优异。物性范围宽，可加工性好，可以根 据不同物性要求灵活设计出各种高分子结构，而且还可以现场加工成型。聚氨酯品种众多，性能变化无穷，是一种多用途产品。聚氨酯可以从中间分 为原料和下游制品两部分。用于合成聚氨酯的原料主要是异氤酸酯和多元醇，其 中异氤酸酯有20多种：MDI、TDI、HDI、IPDI；还有NDI、XDI等等，其中最 主要的是MDI和TDI，这两种的用量占总用量的95%以上；多元醇也有20多 种：PPG、PTMEG、PEG、聚酯多元醇、聚合物多元醇、聚己内酯多元醇等。

2、通过不同的原料配比，分子设计，可以生产不同性能、不同状况的聚氨酯制品。 如软质、硬质、半硬质泡沫塑料、弹性体、涂料、合成革、纤维、胶粘剂、透湿 防水材料、弹性铺装材料、运动设备、鞋底材料、医疗器械材料等等。聚氨酯材 料给人类生活带来了便利和舒服。聚氨酯在建材方面的应用聚氨酯是一种重要的建筑材料。国外建筑的保温和防水都是以聚氨酯为主 的，包括屋顶、墙体内外保温、窗户的密封保温等等。同时聚氨酯胶粘剂是替代 脲醛胶生产无醛板材的最优材料。聚氨酯板材从2003年开始在我国的工业建筑 上广泛使用，但在民用建筑上的使用才刚刚开始，中国发展节能经济、环保经济， 聚氨酯材料将可大显身手。1.1聚氨酯硬泡良好的

3、防火耐温性能虽然聚氨酯硬泡是聚合物，但它是热固性材料，在燃烧中呈现惰性，不会产 生熔融的燃烧性火焰滴落物，而是将形成一个焦化的保护层，这一特性有效抑制 了熔融导致火势蔓延的危险。同时，聚氨酯硬泡能够抵抗飞溅的火星和辐射热， 它还可以阻止氧气进入板材、或墙体保温层内部与泡沫塑料芯材接触，因而不会 引起芯材的直接燃烧，能够保证建筑的完整性。同时通过调整配方，聚氨酯硬泡 材料完全可以满足建筑保温材料较高的防火性能要求。聚苯乙烯泡沫（EPS或XPS）是热塑性材料，在火灾发生时，会首先软化变 形，然后伴随着燃烧熔化收缩，并会有灼热的液体滴落或流淌。燃烧到一定程度 后，整个保温结构系统将会倒塌。1.2聚氨

4、酯涂料（包括溶剂）我国聚氨酯涂料是从60年代中期发展起来的，现年产量已达2.6万吨,其产量 占涂料总比例的2.43%。目前国内主要生产非反应型聚氨酯醇酸漆等涂料,而反应 型涂料产量较低，今后应加快反应型涂料的研制与开发，使我国聚氨酯涂料更合理 地发展。1999年我国聚氨酯涂料年表观消费量为2.6万一3万吨,而目前国内的年 需求量已接近6.6万一7万吨。上海翔雄科技公司开发了一种水性聚氨酯树脂。 该产品具有优越的不变黄性、耐水性，适合于各种纤维加工,各种水性树脂可与之 以任意比例稀释而相容,可用于涂花、印花用浆料，可添加于水性涂料，防止涂层的 开裂，增加光泽及润滑感，用于真皮和PU革的光亮剂、防

5、雨布、伞面的涂层等。1.3聚氨酯漆即聚氨基甲酸酯漆随着人们对生活质量的要求愈来愈高,房屋装饰己日渐普及，对聚氨酯漆的需 求正迅猛增加。聚氨酯在家电中的应用各种家用电器的保温普遍采用聚氨酯硬泡保温层。如冰箱、消毒碗柜、太阳 能热水器等。冰箱在开始生产的初期采用过玻璃棉、聚苯等材料，但保温效果太 差，质量很低，目前全世界的冰箱冰柜都采用聚氨酯保温材料，质量比以前大幅 提高，耗能也大幅降低。2000年，聚氨醋在家具上的消费量是544百万磅，比1998 年报道的515百万磅增长了 5.6%,软泡在家庭家具中的应用最大为94%。商用 家具在家具工业用软泡的比例是90%。在这一方面，增长缓慢的现象与家具销

6、 售。调查还表明软泡在家具中每年的增长率为3.1%。这一调查是由聚氨醋工业 联盟，美国塑料委员会发起，由Ducker Research执行。聚氨酯在交通方面的应用各种交通工具的座椅、车体隔热层、仪表盘、内饰件、油漆，以及一些配件。据了解，越高档的汽车，其聚氨酯的用量越多，普通轿车的用量在5公斤左右， 高档车则都在10公斤以上。制革、制鞋聚氨酯合成革是人工皮革的主流产品，而且随着制革技术的进步，高档聚氨 酯合成革的性能已经超越了真皮。聚氨酯鞋底材料以其轻质、耐磨、耐油、美观、 舒适成为目前世界上普遍推崇的鞋底材料。纺织品中的应用聚氨酯弹性纤维，也就是俗称的莱卡、氨纶。含量排在第三位，之后是日本。

7、 而经济相对比较落后的南美、非洲和中东排在最后。5.1普通合成革用纤维纤维主要用于制造构成革体骨架的非织造布，如涤纶和锦纶纤维。有时为达 到综合性能要求,同时使用几种纤维。无论选用何种纤维，都要求其化学结构稳定, 在有机溶剂中不溶胀，更不能溶解。短纤维长度一般为3865mm，纤度一般低于2 旦。聚酯纤维又称涤纶(PET)，强度高、模量大、稳定性好、干湿态下机械性能 没有大的差异，应用范围很广，适合“耐用型”和“用即弃型”等加工工艺。聚酰胺纤 维又称锦纶(PA),特点是强度高，耐磨性好,弹性回复性好。主要用于体育用品革、 鞋材、抛光材料等高强、耐磨、高蓬松性产品。5.2海岛超细纤维海岛超细纤维也

8、称基质原纤型纤维，岛相组分为原纤结构，海相组分为连续结 构9。海岛纤维通常采用溶出法进行开纤，因此海相组分多选用易被溶出处理的聚 合物，如聚苯乙烯(PS)、低密度聚乙烯(LDPE)、聚乙烯醇(PVA)等，常用的减量技术 是苯减量和碱减量。海岛型超细纤维在PU合成革应用上分两大类:定岛型和不定 岛型。国内常用的定岛海岛纤维有PET/COPET、PA /COPET两种。前者具有成本 低、色牢度好和磨绒性好等优点，多用于制作高档家具用革，但减量和工艺重复性 的控制难度较大;后者纤维手感柔软，有弹性,多用于高档运动鞋和休闲鞋鞋革。国 内现在发展较多的是PET/COPET型。不定岛海岛纤维是聚合物共混纺

9、丝制得，国内主要是PA6 /LDPE型。纤维中 岛的大小、数量、分布及其长度都存在随机性，溶剂萃取海相组分后纤维呈束状, 线密度在0. 0010. 010旦。海岛超细纤维具有以下几个方面的特点：(1)单丝线密度小；(2)比表面积大;（3）覆盖性、蓬松性、保暖性好；（4）具有显著的防水性、透气性和高吸附性；（5） 弯曲刚度小；（6）织物手感柔软，色泽柔，在触感和舒适性方面具有明显的优势。定岛型和不定岛型海岛纤维各有优势。不定岛海岛纤维在运动鞋、劳动保护、 体育用品等使用广泛;定岛型海岛纤维在服装、绒面、汽车革、装饰革等方面有 优势。近几年发展都非常迅速，共同支撑国内高档人工革市场。5.3新型纤维

10、采用功能化纤维，如抗菌、调温、抗紫外线、阻燃、异形截面纤维及表面改 性纤维，可以改善PU合成革产品的卫生性能、抗寒保暖性、透气性和耐磨性等。 高功能纤维一般都是通过高分子化合物改性、特殊异形截面化、超细纤维化、混 纤化等手段制造而成。在合成革应用上，主要应发展以水溶性易降解切片做海结 构的纤维,减少溶剂减量。另外还有超细纤维，如PET/PE （聚乙烯）、PTT（聚对苯二 甲酸丙二醇酯）/PE, PA/PET/PE、PET/PVA等。玻璃纤维涂层织物广泛使用橡胶类、树脂类的聚合物材料作为涂层剂。根据 涂层剂的不同种类可制得性能各异的涂层制品，可广泛用于建筑、船舶、航空、 电子、汽车等领域。根据实

11、际应用中对涂层织物的要求，可选择的涂层剂有溶剂 型、水溶型、无溶剂型，其中使用最多的是溶剂型。溶剂型涂层剂的溶剂用量较 大，在涂层织物的加工过程中会产生大量有机挥发性气体（VOC，给涂布加工 企业增加了昂贵的环保成本，否则会对员工的身体健康造成威胁。作为玻纤涂层 织物领域加工企业，摒弃高污染高能耗型加工方式、寻求环保型涂层剂势在必行， 无溶剂型、水溶型聚合物涂层剂等的研究开发刻不容缓。聚氨酯（PU）涂层材料在 性能上有其独特之处，其主要具有耐磨、耐溶剂、耐低温（-30,C以下），防水透 湿，具有优异弹性和柔软手感等特点，国际上有人把PU新产品称为80年代织物 整理史上的一次伟大革命。对我国来说

12、，发展PU涂层制品更可以改变产品的传 统格局和结构，是国内发展涂层的重点之一。水性PU涂层剂的应用水性PU涂层剂包括水溶液、分散液和乳液三种水性分散态。以水为介质， 体系中不含或含极少量的有机溶剂。它们三者之间的差别在于PU大分子粒子在 水中的分散形态的不同，但并没有不可逾越的界限。例如：在用自乳化法制备离 子型水性PU时，通过扩链剂类型、结构及用量、制备方法和聚合物分子量的不 同来改变PU分子的骨架结构，可以制得从乳液到水溶性的多种水性PU产品。 为了能得到稳定的PU水性树脂，且能使其涂层的性能接近溶剂型树脂，需要对 亲水性基团含量、异氤酸酯含量、交联剂用量等因数对PU乳液及其涂层性能的 影

13、响进行评价。10重要的聚氨酯产品7.1聚氨酯弹性体在聚氨醋工业中，弹性体是专指介于橡胶与塑料之间的一类材料，按加工方 式可分为浇注型、热塑型和混炼型三类聚氨醋弹性体（PUE）。浇注型弹性性的 产量约占PUE总量的一半以上，热塑型弹性体的产量逐年增加，现已占有PUE总 量的35%左右。混炼型弹性体仅占PUE总量的10%以下，其余是微孔弹性体及 弹性纤维也称氨纶。由于聚氨酷弹性体加工方式的多样性和化学合成工艺的灵活 性，通过选择不同类别的聚合物多元醇、二异氤酸醋、扩链剂，再在一定范围内调 整其配方，就可以制得在结构和性能上各具特色的各种牌号的制品。据报道21世纪初，全球聚氨酷弹性体的产量将突破10

14、0万大关,2003年全球 聚氨醋弹性体的消费量将超过100万t，年平均增长率为5%左右。以亚太地区来 看，尽管前几年经济不景气，但聚氨醋弹性体的年增率仍然超过世界其他地区的 增长速度，预计自1998 一 2003年间，消费量的增长率大约为6.3%，年消费量超 过27万t；欧洲消费量的增长稍慢一些，平均年增长率4.3%，但该地区仍将主宰 这个行业，到2003年总消费量将达成42.6万t美国的消费量比亚太地区高10%。7.2改性聚氨酯弹性体以1，4亚苯基二异氤酸醋（PPDR）为基础的聚氨醋弹性体具有优良的动态 机械性能，尤其可贵的是在较高的温度下仍能保持这种优良性能。美国杜邦公司 已将该产品商品化

15、，商品名为Hylene P，该产品的许多重要性能甚至优于NDI为 基的Vulkollan。与此同时Uniroyal，公司开发了 PPDI的预聚物，以其制得的CPUE 具有优良的综合性能，从而使浇注型聚氨酯弹性体的性能达到了一个新的水平。当前，我们所合成的预聚体中都含有质量分数5%左右未参与反应的游离 TDI，这部分游离TDI，挥发性较大，在生产过程中对操作人员毒害很大。另外， 在制备弹性体制品时，游离TDI的会与扩链剂迅速反应，致使反应物初期粘度明 显升高，直接影响到预聚体的使用和制品的性能。降低预聚体中游离的TDI途径, 主要是控制物料配比、反应温度、加料方式及制备工艺。间苯二酚双轻乙基SC

16、HER）用作弹性体的扩链剂，能最大限度维持弹性体 的持久性、可塑性，而同时把收缩性限制到最小。HER弹性与它的1,4异构体对 苯二酚双一 0一经基醚（HQEE）都具有芳香族扩大链剂的优点，且不污染环境，但 当使用温度稍微下降时,HQEE有迅速结晶的趋势,因而限制了它的应用。HER 在常温下为白色或米色粉末或结晶，熔点89C。当用HER代替HQEE,作扩链 时，弹性体的耐热性能提高。为降低加工温度，并延长操作有效时间，与可在任 何温度下混合使用,混用的结果对改善弹性体的机械性能也有（数据来源：五泰 信息咨询 HYPERLINK 市场调研报告 ）（市场调研报告 ）（数据来源： ）利o 8.聚氨酯轮胎去年底，美国固特异轮胎橡胶公司与艾美莱泰公司签订了一项合作协议，旨 在共同开发可以替代橡胶轮胎的新型聚氨酩轮胎11。多年来，开发出可以替代橡 胶轮胎的聚氨醋轮胎一直是世界轮胎业界梦寐以求的愿望。因为，与普通橡胶轮 胎相比，聚氨酷轮胎的生产工艺要简单、快捷得多，项目建设投资也少得多。从 20世纪50年代起即有不少轮胎制造商注资进行这方面的研究。但遗憾的是，迄 今为止，聚氨醋轮胎在温滑抓着性能、使用寿命或性能方面都不尽人意