（材料学专业论文）填料作用下聚氨酯涂层膜性能优化的研究.pdf

浙江理i ：大学硕 ：论文 填料作用下聚氨酯涂层膜性能优化的研究 摘要 聚氨酯( p u ) 涂层膜被广泛地应用到产业、装饰和服用等领域，但综合性能较差。本 文采用粉体填充的方式使p u 涂层膜性能优化。 聚合物和粉体复合可实现材料的优势互补，使材料表现出优异的综合性能。滑石粉质 轻、具有特殊的片状或鳞片状的晶体结构；麻杆粉作为一种天然材料，拥有吸湿膨胀和放 湿收缩特性以及多微孔结构。本文将滑石粉和麻杆粉作为p u 涂层膜的填料，采用s e m 、 f t i r 、电子强力仪、粒径分析仪、防水一i i 牛能、透湿件能等测试，对涂层膜进行了系统研究。 结果表明，填料可综合提高p u 涂层膜的防水、透湿和力学性能，开创了一种制备改性p u 涂层膜的新途径。 主要研究内容和结论： ( 1 ) 由丁滑石粉中的o h 与p u 中n c o 发生了化学反应，形成键合，其填充可明显改 善p u 涂层膜的力学性能。且当滑石粉的添加量为2 时，拉伸强度达到最大值，是纯p u 膜 的2 1 倍；但由于粉体颗粒较大，断裂伸长率下降。由于滑石粉强的疏水性，其填充降低了 p u 涂层膜的连续性，阻碍了水分子在p u 涂层膜中的传递，使得共混后p u 膜的透湿降卡i i 吸 湿性下降很快，f h 防水性能有所提高。 ( 2 ) 偶联剂在滑石粉片层表面包敷，形成柔性界面层，改善了粉体与p u 树脂基体相 容性，且采用超声波辅助分散，使得滑石粉在p u 涂层膜中分散均匀。 ( 3 ) 麻杆粉吸水后体积可增加1 0 0 ，具有吸湿膨胀、放湿收缩的特点。当添加量为 7 时，透湿量由纯p u 的3 7 1 7g m 2 - d 增加到5 2 3 8g m 2 - d ，防水性由9 18 k p a 降低到7 8 1k p a 。 麻杆粉添加量少于3 时，可提高p u 涂层膜的拉伸强度和拉伸模鼍，但添加未改性的麻杆 粉，p u 涂层膜的断裂伸长率有所降低，而经改性剂改性后复合膜的断裂伸长率将增加。 ( 4 ) 麻卡f 粉表面粗糙且富含微孔，改性n o r 充分渗透；表面改性剂端羟基聚j ：烯 ( h t p b ) 、氨基硅油、马来酸酐中的一0 h ，一n h 2 ，一c o o h 可与聚氨酯的一n c 0 反应， 形成键合作用，使得麻杆粉和p u 间的粘接强度大大提高，改善了二者间的相容。陀，促进 了粉体在共混膜中的均匀分散。较好的表面改性剂为端羟基聚j 。：一烯。 ( 5 ) 麻丰1 粉和滑石粉组成的复合粉体可明显改善p u 涂层膜的综合性能，最f t 的条件 为：麻杆粉和滑f i 粉的比例为2 ：i ，添加量为3 ，p u 涂层膜的手讧伸强度、拉伸横谴分别 由1 0 8 、8 2 4 m p 提高到2 5 3 、2 6 8 m p ，透湿性3 7 1 7g m z d 提高剑4 1 7 3 9 m 2 - d ，防水性 浙江理l i 人学硕十论文 由9 1 8 k p a 提高到1 0 8 k p a 。当添加量超过3 ，拉伸强度、断裂伸长率、防水性呈逐渐降 低的趋势。 关键词：聚氨酯；滑石粉；麻杆粉；防水透湿；力学性能 p e r f o r m a n c eo p t i m i z a t i o no f c o a t e dp o l y u r e t h a n e m e m b r a n et h r o u g hp o w d e rf i l l i n g a b s t r a c t c o a t e dp o l y u r e t h a n e ( p u ) m e m b r a n ei s e x t e n s i v e l yu s e d i nf i e l d ss u c ha s i n d u s t r y , d e c o r a t i o n ，t e x t i l e ，e t c ，b u t i t s c o m p r e h e n s i v ep r o p e r t i e s a r e p o o r i n t h i s p a p e r , p e r f o r m a n c e - o p t i m i z i n go fc o a t e dp o l y u r e t h a n ef i l mb yu s eo ff i l l e dp o w d e rw a ss t u d i e d c o m p o s i t eo fp o l y m e ra n dp o w d e rc a nr e a l i z ec o m p l e m e n t a r ya d v a n t a g e so f t h em a t e r i a l s ， a n dm a k et h ec o m p o s i t em a t e r i a ld i s p l a ye x c e l l e n tc o m p r e h e n s i v ep r o p e r t i e s t a l c u mp o w d e r h a ss p e c i a lf l a k eo rs c a l e - l i k ec r y s t a ls t r u c t u r ew i t hl i g h tw e i g h t ，h e m ps t a l kp o w d e ri san a t u r a l m a t e r i a lw i t hc h a r a c t e r i s t i c so fm o i s t u r ea b s o r p t i o ns w e l l i n ga n dm o i s t u r er e l e a s ec o n t r a c t i o n ， a n dh a sp o r o u ss t r u c t u r e i nt h i sp a p e r ，t a l c u ma n dh e m ps t a l kp o w d e rw e r eu s e da sf i l l e ro f c o a t e dp o l y u r e t h a n em e m b r a n e ，a n ds y s t e m a t i cs t u d i e so nt h ec o a t e df i l mw e r ec o n d u c t e du s i n g s e m ，f t i r e l e c t r o n i cs t r e n g t ht e s t e r , p a r t i c l es i z ea n a l y z e r , w a t e r p r o o fa n dm o i s t u r e p e r m e a b i l i t yt e s t e r t h er e s u l t ss h o w e dt h i nt h ef i l l e r sc o u l ds y n t h e t i c a l l yi m p r o v ew a t e r p r o o f p e r f o r m a n c e ，m o i s t u r ep e r m e a b i l i t y ，m e c h a n i c sp e r f o r m a n c e o ft h ec o a t e dp o l y u r e t h a n e m e m b r a n e ，w h i c hi n i t i a t e san e ww a y t op r e p a r em o d if i e dp o l y u r e t h a n ec o a t i n gm e m b r a n e t h em a i ns t u d yc o n t e n ta n dr e s u l t sc a nb es u m m a r i z e da sf o l l o w s ： 1 t h en l lo ft a l c u mp o w d e rc a no b v i o u s l yi m p r o v em e c h a n i c a lp e r f o r m a n c eo fc o a t e d p o l y u r e t h a n em e m b r a n eb e c a u s eo ft h er e a c t i o no f o hi nt a l c u mp o w d e rw i t h _ n c oi n p o l y u r e t h a n e w h e nt h ea d d i t i o na m o u n ti s2 ，t h et e n s i l es t r e n g t hr e a c h e sam a x i m u m ，w h i c h i s2 1t i m e st op u r ep o l y u r e t h a n em e m b r a n e ，b u tt h ee l o n g a t i o na tb r e a kd e c r e a s e sb e c a u s eo ft h e b i gp a r t i c a ls i z eo ft a l c u mp o w d e r t h em o i s t u r ep e r m e a b i l i t ya n da b s o r p t i o no f t h ep o l y u r e t h a n e m e m b r a n ed e c r e a s eq u i c k l yb e c a u s et h et a l c u mp o w d e ri t s e l fi ss t r o n gh y d r o p h o b i c ，a n dh i n d e r s t h et r a n s m i s s i o no fw a t e rm o l e c u l e si np o l y u r e t h a n em e m b r a n e ，a n dr e d u c e st h ec o n t i n u i t yo f p o l y u r e t h a n em e m b r a n e ，b u tt h ew a t e r p r o o l h e s so ft h et a l c u mp o w d e rf i l l e dp um e m b r a n ei s i m p r o v e d 浙江理i ：人学硕+ 论文 由9 1 8 k p a 提高到1 0 8 k p a 。当添加量超过3 ，拉伸强度、断裂伸长率、防水性呈逐渐降 低的趋势。 关键词：聚氨酯；滑石粉；麻杆粉；防水透湿；力学性能 p e r f o r m a n c eo p t i m i z a t i o no f c o a t e dp o l y u r e t h a n e m e mb r a n e t h r o u g hp o w d e rf i l l i n g a b s t r a c t c o a t e dp o l y u r e t h a n e ( p u ) m e m b r a n ei s e x t e n s i v e l yu s e di n f i e l d ss u c ha s i n d u s t r y , d e c o r a t i o n ，t e x t i l e ，e t c ，b u ti t sc o m p r e h e n s i v e p r o p e r t i e s a r e p o o r i n t h i s p a p e r , p e r f o r m a n c e - o p t i m i z i n go fc o a t e dp o l y u r e t h a n ef i l mb yu s eo ff i l l e dp o w d e rw a ss t u d i e d c o m p o s i t eo fp o l y m e ra n dp o w d e rc a nr e a l i z ec o m p l e m e n t a r ya d v a n t a g e so ft h em a t e r i a l s ， a n dm a k et h ec o m p o s i t em a t e r i a ld i s p l a ye x c e l l e n tc o m p r e h e n s i v ep r o p e r t i e s t a l c u mp o w d e r h a ss p e c i a lf l a k eo rs c a l e - l i k ec r y s t a ls t r u c t u r ew i t hl i g h tw e i g h t ，h e m ps t a l kp o w d e ri san a t u r a l m a t e r i a lw i t hc h a r a c t e r i s t i c so fm o i s t u r ea b s o r p t i o ns w e l l i n ga n dm o i s t u r er e l e a s ec o n t r a c t i o n ， a n dh a sp o r o u ss t r u c t u r e i nt h i sp a p e r ，t a l c u ma n dh e m ps t a l kp o w d e rw e r eu s e da sf i l l e ro f c o a t e dp o l y u r e t h a n em e m b r a n e ，a n ds y s t e m a t i cs t u d i e so nt h ec o a t e df i l mw e r ec o n d u c t e du s i n g s e m ，f t i r e l e c t r o n i cs t r e n g t h t e s t e r , p a r t i c l e s i z e a n a l y z e r , w a t e r p r o o fa n dm o i s t u r e p e r m e a b i l i t yt e s t e r t h er e s u l t ss h o w e dt h a tt h ef i l l e r sc o u l ds y n t h e t i c a l l yi m p r o v ew a t e r p r o o f p e r f o r m a n c e ，m o i s t u r ep e r m e a b i l i t y ，m e c h a n i c sp e r f o r m a n c eo ft h ec o a t e dp o l y u r e t h a n e m e m b r a n e ，w h i c hi n i t i a t e san e ww a yt op r e p a r em o d if i e dp o l y u r e t h a n ec o a t i n gm e m b r a n e t h em a i ns t u d yc o n t e n ta n dr e s u l t sc a nb es u m m a r i z e da sf o l l o w s ： 1 t h en l lo ft a l c u mp o w d e rc a no b v i o u s l yi m p r o v em e c h a n i c a lp e r f o r m a n c eo fc o m e d p o l y u r e t h a n em e m b r a n eb e c a u s eo ft h er e a c t i o no f - o hi nt a l c u mp o w d e rw i t h - n c oi n p o l y u r e t h a n e w h e nt h ea d d i t i o na m o u n ti s2 ，t h et e n s i l es t r e n g t hr e a c h e sam a x i m u m w h i c h i s2 1t i m e st op u r ep o l y u r e t h a n em e m b r a n e ，b u tt h ee l o n g a t i o na tb r e a kd e c r e a s e sb e c a u s eo ft h e b i gp a r t i c a ls i z eo ft a l c u mp o w d e r t h em o i s t u r ep e r m e a b i l i t ya n da b s o r p t i o no ft h ep o l y u r e t h a n e m e m b r a n ed e c r e a s eq u i c k l yb e c a u s et h et a l c u mp o w d e ri t s e l fi ss t r o n gh y d r o p h o b i c ，a n dh i n d e r s t h et r a n s m i s s i o no fw a t e rm o l e c u l e si np o l y u r e t h a n em e m b r a n e ，a n dr e d u c e st h ec o n t i n u i t yo f p o l y u r e t h a n em e m b r a n e ，b u tt h ew a t e r p r o o l h e s so ft h et a l c u mp o w d e rf i l l e dp um e m b r a n ei s i m p r o v e d 浙i l 理i ：人学硕卜论文 2 t h ec o m p a t i b i l i t yo ft a l c u mp o w d e ra n dp o l y u r e t h a n er e s i ni m p r o v e sb e c a u s eo ft h e f l e x i b l ei n t e r l a y e rf o r m e db yc o u p l i n ga g e n t ，a n dt a l c u mp o w d e rd i s p e r s e sw e l li np o l y u r e t h a n e r e s i nu s i n ga u x i l i a r yu l t r a s o n i cd i s p e r s i o n 3 h e m ps t a l kp o w d e ri n c r e a s e s10 0p e r c e n ti nv o l u m ea f t e rw a t e ra b s o r p t i o n ，a n dh a st h e c h a r a c t e r i s t i co fm o i s t u r ea b s o r p t i o ns w e l l i n ga n dm o i s t u r er e l e a s ec o n t r a c t i o n w h e nt h e a d d i t i o na m o u n ti s7 m o i s t u r ep e r m e a b i l i t yo ft h eh e m pp o w d e rf i l l e dp um e m b r a n ei n c r e a s e s f r o m3 7 17g m 2 dt o5 2 3 8g m 2 d ，w a t e r p r o o f n e s sd e c r e a s e sf r o m9 18 k p at o7 8 1k p a t h e t e n s il e s t r e n g t ha n dt e n s i l em o d u l eo ft h eh e m pp o w d e rf i l l e dp um e m b r a n ei n c r e a s e s r e s p e c t i v e l yw h e nt h ea d d i t i o na m o u n ti sl e s st h a n3 b u te l o n g a t i o na tb r e a kd e c r e a s e sw h e n t h es t a l kp o w d e rh a s n tb e e nm o d i f i e d 4 p o r o u ss t r u c t u r eo fh e m ps t a l kp o w d e rh e l p sm o d i f i e r sf u l l yp e r m e a t e t h e - o h ，n h 2 ， 一c o o hi n h y d r o x y l t e r m i n a t e dp o l y b u t a d i c n e ，a m i n os i l i c o n eo i l ，a n dm a l e i ca n h y d r i d e m o d i f i e r sc a nr e a c tw i t h - n c oi np o l y u r e t h a n er e s i nr e s p e c t i v e l y ，w h i c hm a k st h ea d h e s i v e s t r e n g t hg r e a t l yi n c r e a s e ，i m p r o v e st h ec o m p a t i b i l i t yo fh e m ps t a l kp o w d e ra n dp o l y u r e t h a n e r e s i n ，a n dp r o m o t e su n i f o r md i s p e r s i o no fh e m ps t a l k p o w d e r t h eb e t t e r m o d i f i e ri s h y d r o x y l - t e r m i n a t e dp o l y b u t a d i e n e 5 t a l c u ma n dh e m ps t a l k c o m p o s i t ep o w d e rc a no b v i o u s l yi m p r o v et h ec o m p r e h e n s i v e p r o p e r t i e so fp o l y u r e t h a n ec o a t i n gm e m b r a n e ，t h eb e s tc o n d i t i o n sa r et h a tt h er a t i oo fh e m ps t a l k a n dt a l c u mp o w d e ri s2 ：1 ，t o t a la d d i t i o na m o u n ti s3 u n d e rt h e s ec o n d i t i o n s t h et e n s i l e s t r e n g t ha n dt e n s i l em o d u l eo ft h ec o m p o s i t ep o w d e rf i l l e dp um e m b r a n ei n c r e a s e sf r o m10 8 a n d8 2 4 m p at o2 5 3a n d2 6 8 m p ar e s p e c t i v e l y , m o i s t u r ep e r m e a b i l i t yo ft h ef i l l e dp u m e m b r a n ei n c r e a s e sf r o m3 717g m 2 dt o417 3g m 2 d w a t e r p r o o f n e s sd e c r e a s e sf r o m9 18 k p a t o10 8 k p a b u tt h e t e n s i l es t r e n g t h ，e l o n g a t i o na tb r e a k ，w a t e r p r o o f n e s so ft h ef i l l e dm e m b r a n e d e c r e a s e sw h e nt h ea d d i t i o na m o u n ti sm o r et h a n3 k e y w o r d s ：p o l y u r e t h a n e ；t a l c u mp o w d e r ；h e m ps t a l kp o w d e r ；w a t e r p r o o fa n dm o i s t u r e p e r m e a b i l i t y ；m e c h a n i c a lp e r f o r m a n c e 浙江理工大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位论文，是本人在导师 的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中己明确注明和引用的内容外，本论文 不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰 写，我对所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位 日期： 者躲修建军 者签名： | 。尸孓 斗 年f 月丛e l 浙江理工大学学位论文版权使用授权书 学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家 有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权浙江理工 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印 或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 保密口，在 不保密缸： 年解密后使用本版权书。 指导教师签名 日期：刃竹 仂毯 牵佰 眶的p ， ，f 铱厂 糍稚f储研f 浙 i ：理l ：人学硕十论文 p u 的历史沿革及发展概况 1 绪论 聚氨酯( p u ) 是一类分子链中含有较多氨基甲酸酯( 一n h c o o 一) 基团的聚合物， 通常由异氰酸酯( 含有一n c o 基团) 或其加成物与含活泼氢( 主要是羟基中的活泼氢) 的聚多元醇反应而成。p u 具有强度高、耐磨性、耐屈挠性、耐低温性、耐油、耐化学品 等优异性能2 。其简单的成型工艺和优良的使用性能而获得了广泛的应用。它的产品形 态很多，可以用作泡沫塑料、基材、涂料、胶粘剂、纤维、及合成革等，应用于交通运输、 建筑、机械、纺织、电子设备、家具、食品加工、印刷、国防、体育、医疗、水利及石油 化工等诸多领域。 聚氨酯工业首先开始于德国。早在18 9 4 年德国化学家伍尔兹( w v r t z ) 就制得了脂族 异氰酸酯。1 8 5 0 年德国化学家霍夫曼合成了苯基异氰酸酯。到了1 9 3 7 年，德国法本公司 的奥托拜尔博士首次将异氰酸酯用于p u 的合成，他用六业甲基- 二异氰酸酯( h d i ) 和l ， 4 一丁二酵反应制得了被命名为i g a m i d u 的聚氨酯纤维，并用甲苯_ 二异氰酸酯( t d i ) 和 各种多元醇反应得到了p u 弹性体。 1 9 4 1 1 9 4 2 年，b a y e r 公司开始中试生产t d i ，并建立了生产能力为月产l o 吨的装置， 生产硬泡、涂料和粘合剂等聚氨酯产品。6 0 年代，美国从原料生产到聚氨酯及其制品的开 发和加工逐渐形成了一个完整的工业体系，并在世界p u 工业界取得了领先地位。近年来， 世界对聚氨酯的需求不断扩大，使聚氨酯工业得到了迅速的发展，生产规模也越来越大。 1 9 9 8 年世界聚氨酯的总产量达到7 5 0 万吨，2 0 0 0 年已达到8 8 0 万吨，主要产品中软泡占 4 0 ，馒泡。宁3 0 ，弹性体占1 0 。其中欧、北美、亚太三人地区消费量大致相当，约 占世界总产量的9 0 i jj 。 我国聚氨酯_ 业起步比较晚，丌始于2 0 世纪5 0 年代木6 0 年代初，至今只有4 0 多年 的历史。f r l 由于当时我凼的经济基础薄弱，所以发展很缓慢，这期问为我国聚氨酯工业 的初创阶段。到了8 0 年代初，丌始引进了酬外的先进技术和装置，刚时围家通过对“七 “”、“八于i ”科技攻火项目的扶持，逐渐丌发了反应注射成掣、高刚弹冷热化泡沫、高 活性聚醚、聚合物多元醇、改性m d i 等。系列制t j 占和特种瞒i 料新技术。剑8 0q - ：f 弋木，全 团聚氨i i l i 酬，0 1 “向产量有了很人的增长，此阶段是我聚氨酯州p 的快速发腱i 、f 期。9 0 年代 浙江理i ：大学硕十：论文 我国进入改革开放时期，国民经济持续快速发展，聚氨酯作为新型的功能高分子材料在汽 车、建筑、冶金、石油化工、家具、家电、玩具等行业得到了广泛的应用。在大型冰箱生 产基地，自动化浇注硬泡生产的迅速发展，带动了原料、助剂、加工机械的发展，全国从 事聚氨酯原料、制品生产、科研丌发、经营的单位数量迅速增加，而且制品产量也随之加 大。 近几年，随着我国聚氨酯工业的迅速发展，聚氨酯的生产及应用己具有相当大的规模 和一定的技术水平。但是，与世界相比，我国的聚氨酯工业还存在着很大的差异，主要是 产量不是很大，技术水平还很低，特别是人均消耗量差距很大。另外，产品品种较少，产 品性能较差，许多特种原料、助剂、中问树脂半成品、制品及加工机械还需要进u 。目j ， 最突出的问题是基本原料的生产与需求有较大的筹距，如t d i 、m d i 需求量的9 0 左右靠 进【 ，国产聚醚多元醇也只能f , 网q 4 - 足5 0 左右的需求。在过去的5 年中，中国聚氨酯市场的 增长幅度己超过2 0 ，中国将成为推动全球聚氨酯i j 场前进的主要动力。因此，人力发展 我阍的聚氨酯工、i k ，实现原料自给，迅速缩短与发达困家的葶距，是我国聚氨酯研究名与 乍产者的紧迫任务。 1 1 1p u 的结构及性能 1 1 1 1p u 的基本结构 聚氨酯的结构是由多异氰酸酯与多元醇反应向成，其结构中具有类似于酰氨基团和酯 基团的结构，因此聚氨酯的物理与化学性能介于聚酰氨和聚酯的性能之间【4 刊。聚氨酯由长 链段原料与短链段原料聚合向 成，是一种嵌段聚合物。其主链是由玻璃化温度低于室温的 柔性链段办称软链段或软段和玻璃化温度高于窜温的刚性链段胡i 称硬链段或硬段镶嵌组 成，其软段主要由聚醚或聚酯构成，硬段由氨基甲酸酯组成，一般长链由二元醇构成软段， 而硬段则由多异氰酸酯和扩链剂构成。软段和硬段的种类影响着材料的软硬程度、强度等 性能。 软段在聚氨酯中占大部分，极性强的聚酯作软段得到的聚氨酯弹性体及泡沫的力学性 能较好。凶为这种聚氨酯内部不仅硬段间能形成氧键，而目软段上的极性基团也能部分地 与硬段 ：的极性基团形成氧键，使硬相能更均匀地分伽于软相中，起到弹性交点的作 j 。 聚酯犁聚氨酯的强度，l 时油性，热氧化稳定。件比聚醚犁要商。f | i 刷水解性能般比聚醚，弘 眷，聚醚魁聚氨酯山于软段的醚琏较埸旋转，j 仃较好的柔顺性，和优越的低! ；j | i ，i 能，j i ： 浙江理l ：人学硕十论文 且聚醚中不存在相对易于水解的酯基，其耐水解性比聚酯型的好。 聚氨酯的硬段由反应后的多异氰酸酯或多异氰酸酯与扩链剂组成，含有芳基、氨基甲 酸酯基、取代脲基等强极性基团。通常芳香族异氰酸酯形成的刚性链段构象不易改变，常 温下伸展成棒状。硬链段通常影响聚合物的软化熔融温度及高温性能。 1 1 1 2p u 的性能 聚氨酯树脂具有发泡性、弹性、耐磨性、粘结性、耐低温性、耐溶剂性、耐牛物老化 件等。冈此，它是发展很快的一种高分子合成材料【7 】。聚氨酯树脂新品种的不断出现，促 进推广应用l 作，特别是在农业、轻工、节能、医学、土木建筑、电器仪表、宇航上业等 领域开发了新的用途。聚氨酯弹性体材料由多元醇、二异氰酸酯等为原料合成，具有独特 的嵌段分了结构，可通过调节聚氨酯软硬段成分比例改变其弹性、硬度、亲水性等，根据 需要设计出性能各异的产品i 引。其制品具有无口，比拟的特性独特的粘结性、涧湿阼、 柔韧性、耐磨性、光泽性等。 1 1 2p u 的应用 1 1 2 1p u 泡沫 聚氨酯泡沫是由大鼍微孔及聚氨酯树月w 日- , 孑l 壁经络组成的多孔材料，般也称为“聚氨 酯泡沫翅料”。聚氨酯泡沫的主要特征是：多孔性、密度低、比强度高。与其它泡沫材料 相比，聚氨酯泡沫塑料具有许多优良的性能，除了低密度以外，还具有无臭、透气、高绝 热性、泡孔均匀、耐老化以及一定的耐有机溶剂侵蚀等优点，对金属、木材、玻璃、砖石、 纤维等有很强的粘附性，根据各种不同用途的需要，聚氨酯泡沫塑料可以制成不同密度、 不同性能的软质、半硬质以及硬质材料1 9 1 b o 】。其品种卡要自软泡、半硬泡和硬泡i 种： 软泡 挚材如座椅、沙发、床挚、头枕等，聚氨酯软泡是一种非常理想的挚材材料，挚材也 是软泡用量最大的应用领域； 吸音材料丌孔的聚氨两旨软泡具有良好的吸声消震功能，可川作室内隔音材料： 织物复合材料挚j ；j 、义胸海绵、化妆绵：玩具 半硬泡 i i 及能件泡洙体吸能。f ， i 泡沫体j 育优异的减震、缓冲f ，i j 能，良f = 的抗爪缩负t i 阡能及变 1 浙 l ：理l ：大学硕十论文 形复原性能，其最典型的应用是用于制备汽车保险杠： 自结皮泡沫体用于制备汽车方向盘、扶手等功能件和内部饰件。 硬泡 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臧设备的最理想 的绝热材料； 工业设备保温如储罐、集装箱、管道等； 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7 0 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： 仿木材高密度聚氨酯硬泡或玻璃纤维增强硬泡是一种结构型p u 泡沫塑料，义称仿木 材，具有强度高、韧性好、结皮致密i 簪韧、成型工艺简单、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，可替代木材用作高档制品。 1 1 2 2p u 胶粘剂 聚氨酯胶粘剂分为多异氰酸酯和聚氨酯两人类。聚氨酯胶粘荆中含有很强极性和化学 活泼性的一n h 基和一n c o 基，提高了对各种材料的黏结性，并具有很高的反应性，能 常温固化【m 3 1 ，与含有活泼氢的材料，如泡沫塑料、木材、皮革、织物、纸张、陶瓷等多 孔材料和金属、玻璃、橡胶、塑料等表面光洁的材料都有着优良的化学粘合力。 1 1 2 3p u 皮革 合成革是模仿大然皮革的物理结构和使用性能，并作为其部分代用材料的塑料制品。 聚氨酯合成革通常以浸渍的无织布为网状层，微孔聚氨酯层作为粒面层，其正反面外观都 与天然革十分相似，并且有一定透气性。因此，比普通人造革更接近天然革。其强度、耐 寒性、耐磨性以及吸湿性都胜过以往的聚氯乙烯人造革。而且在制作过程中，还可根据使 用对象的不同要求，通过调节合成聚氨酯树脂的配方，制出强度高、吸湿性好、多孔透汽、 耐寒以及耐折、耐磨性能优越的品种。不仅在同用品j 1 ：业上可做皮包、皮箱、服装、皮鞋 等h 用品，而儿在重工业中可做柔性容器、管道以及输送带等，是经济建设与人民7 卜活中 小i 叮缺少的种新材料。 4 浙江理i ：大学硕 j 论文 1 1 2 4p u 涂料 聚氨酯涂层中除含有大量氨酯键外，还有酯键、醚键、不饱和油脂双键、缩二脲和脲 基甲酸酯键等。因此，从结构e 决定它具有多种优异性能。聚氨酯涂料具有涂膜耐磨与粘 附力强，涂膜防腐性能优良，施工范围广，调配简单，电气性能优良，耐温性好，能与多 种树脂混用，装饰与保护性能好等众多特点。由于聚氨酯涂料具有以上这些独特的性能， 所以，在国防、基建、化工、防腐、电气绝缘、木器涂料等各方面都得到了广泛的应用， 产量日增，新品种相继出现，是极有发展前途的品种f 1 4 i l 。5 1 。 1 1 2 5p u 弹性体 聚氨酯弹性体又称聚氨酯橡胶，它属于特种合成橡胶。从分子结构上看，聚氨酯弹性 体足。种嵌段聚合物，除含有氨酯基团外，还含有醚、酯或脲基团。山于大量极性基团的 存在，聚氨酯分子内和分了f h j 可形成氢键，软段和硬段可形成微相i 又= 并产，匕微观相分离， 即使是线性聚氨酯也町通过氢键而形成物理交联l l 引。这些结构特点使得聚氨酯弹性体具有 优异的耐磨性和韧性，以“耐磨橡胶”著称。传统卜把聚氨酯弹性体分为浇注犁、热翠犁 和混炼型三大类，已厂“泛应用f 矿山、冶金、交通、机械、医学等领域。 1 1 2 6p u 生物医用材料 聚氨酯作为医用高分子材料是聚氨酯新应用领域之一【1 7 1 f 1 引。聚氨酯在人体内拥有耐生 物老化，无毒害，不会引起炎症等优点，而且聚氨酯的化学结构是氨基甲酸酯，与人体蛋 白质是同系物，所以相容性好，又有优良的耐磨、弹性，所以可以将聚氨酯制成人造心脏、 血管等，是一种非常优秀的抗凝血医学功能高分子材料。 1 1 2 7 其他一些应用 ( 1 ) 铺地材料 聚氨酯铺地材料主要是用于运动场地与地板的铺设。聚氨酯运动场地主要足聚氨酯跑 道。聚氨酯跑道上j 煤渣跑道相比，具有弹性好、防f i 、色彩荚观、场地清洁、易】= 。维护符 删、不受气候条件影响等优点。这种场地平坦均匀，能吸收震动，弹跳自如，运动员如遄 捧跤等情况，町减少或减轻受伤科度。 ( 2 ) p u 弹r i 纤维 气 浙江理i ：人。硕十论文 聚氨酯弹性纤维是由德国拜耳公司于5 0 年代初首先报道的，5 0 年代术由美国橡胶公 司和美国杜邦公司共同实现半工业化生产，产品名为l y c r a ，这类产品国际通称为s p a n d e x ， 我国称为氨纶。氨纶是一种由含聚氨基甲酸酯大于8 5 的具有线型链段结构的高分子化合 物制成的弹性纤维。氨纶强度高、密度小、具有优良的高弹性和弹性回复率，弹性伸长大 于4 0 0 ，最高可达7 0 0 ，是其它纤维无法比拟的。目前氨纶在国内外已广泛应用于针织 和机织的弹力织物中，其应用形式主要有四种：裸丝、包芯纱、包覆纱和合捻纱。 ( 3 ) 用于改性其它物质 聚氨酯是一种性能优良的高分子材料，尤其是具有高弹性、高耐磨性、耐低温性和耐 油性等特点，用其对环氧树脂【1 9 】、软质塑料f 2 0 1 等物质进i j ：改性，町以使这些物质的性能明 显提高，应用领域明显增大。 1 2 透湿型p u 的分类及应用 聚氨酯可广泛应用在服用皮革、医用包覆材料等领域。而应用在这螳领域则要求聚氨 酯材料拥有良好的透气性和透湿7e 性。按其性能、防水透湿原理又町分为不同的类型 2 1 - 2 3 i ： ( 1 ) 按薄膜性能分类 防风薄膜：膜很薄，透湿量很高，但防水性能一般，常用于对防风、透湿有较高要求， 而时防水要求一般的服装、手套等。 低透湿薄膜：透湿量很低，防水性z 日, 匕匕，j t k e i 好，一般用于对透湿要求不高的冬季防风外套。 中透湿薄膜：透湿营中等，防水性z 厅匕e _ , 一t t k e t 好，较少使用。 高透湿薄膜：透湿量较高，防水性能很好，用于常规要求的防水透湿服装。 超高透湿薄膜：透湿量非常高，防水性能也很好，主要用于对透湿有高要求的特种服 装或鞋类。 ( 2 ) 按透湿原理分类 微孔薄膜 微孔薄膜是4 层很薄的高分子聚合物薄膜，上面有大量的细小目相通的微孔，每平方 厘米约有1 4 亿个微孔，微孔卣径一般小于2 p m ，因此直径在l o o p m 序冉的水滴无法透过微 孔，而直径j , j o 0 0 0 4 9 m 的水蒸汽分f 和空止l i ：j 匕“通过气体的扩散和埘流f 1 山地通过微孔，其 透湿过程盘| i 图1 1 a 所示f 2 4 1 1 2 5 i 。 在微孔薄膜中，水滴束缚| f j1 4 l i l , 4 中，并受表面张力倒定，4 u i 越小，需要越多的外力 以破坏表嘶张力使水滴溢 h 4 u i - 4 ，| 大i 此，微孔薄膜的防水能力j 4 l ( j “径成反比，透澍性 浙江理：人学硕卜论文 与直径和多孔性成正比，与薄膜的厚度成反比。 微孔薄膜的孔道分为直通与曲折两种，直通的微孔防水和防风效果远不及曲折的微 孔，所以微孔一般都是曲折的。微孔薄膜一般都足疏水性的。 无孔亲水性薄膜 亲水性薄膜是由单一组分的共聚物构成，由硬链段和软链段沿着大分子链交替排列。、 硬链段疏水，它能阻止水滴通过，起到防水作用；软链段亲水，它们可以和