聚氨酯材料及其应用_讲座(1).ppt

聚氨酯材料及其应用，刘金春0532-840272703969603688电子邮件：刘金春2001，青岛科技大学高分子科学与工程学院，聚氨酯材料及其应用。首先，聚氨酯材料的发展历史。二、聚氨酯的主要原料。第三，聚氨酯材料的主要化学特性。第四，聚氨酯材料的种类和用途。第五，聚氨酯材料的技术发展趋势。第六，聚氨酯反应注射成型技术。1937年，德国拜耳教授首次使用异氰酸酯和多元醇化合物生产聚氨酯树脂。经过几十年的发展。聚氨酯已成为当今社会仅次于聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯和酚醛塑料的消费量最大、发展速度最快的聚合物之一。通常，在聚合物结构的主链上含有多个氨基甲酸酯基团(- NHCOO -)的任何聚合物统称为聚氨酯。1937年，德国拜耳教授首次利用异氰酸酯和多元醇化合物进行加成聚合反应制备聚氨酯树脂。1944年，线性聚氨酯树脂问世。该树脂具有热塑性和可纺性。它可以制成塑料和纤维，命名为伊加米杜。由这种树脂制成的纤维叫做佩尔ONU。1947年，拜耳的金属和合成橡胶粘合剂被用于军用车辆的轨道上，为聚氨酯粘合剂工业奠定了基础。从1951年到1952年，拜耳公司成功地研究了聚酯聚氨酯软质泡沫塑料的连续发泡工艺。1950年，拜尔教授发表了一篇关于混合聚氨酯橡胶的论文。1953年，米勒(Mi11er)成功地研究了液态浇铸聚氨酯橡胶。1947年，杜邦公司和孟山都公司在美国建立了一个TDI测试车间。1951年，固特异飞机公司和洛克戴尔公司开始生产硬质聚氨酯泡沫，以制备油改性聚氨酯涂料。后来，他们成功地研究了双组分催化固化聚氨酯涂料和单组分湿固化涂料。1958年，固特异橡胶公司的Schollenberger报道了热塑性聚氨酯弹性体(TPU)，并于1960年实现工业化。1959年杜邦公司成功试制出莱卡牌聚醚聚氨酯弹性纤维。1960年，美国橡胶公司生产了品牌为Vyrene的聚酯聚氨酯弹性纤维。1963年6月，杜邦公司成功研制出聚氨酯合成革。其外观和手感与天然皮革相似，品牌名称为Corfam。1967年，聚醚多元醇聚氨酯泡沫工业化。1969年，拜耳首次报道了用高压冲击混合法生产聚氨酯泡沫塑料，并展示了第一台带有自清洁和循环混合头的反应注射成型设备。1974年，RIM技术在美国被广泛用于生产大型聚氨酯部件。1979年，玻璃纤维增强聚氨酯RIRIM工艺生产了挡泥板和车身板。1980年，SRIM(玻璃纤维增强结构反应注射成型)问世。自1987年联合国制定关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书之后，经过十几年的研究，氟氯化碳发泡剂的替代取得了重大进展。我国聚氨酯工业的历史始于20世纪50年代末，至今已有近60年的历史。大连染料厂于1958年开始研究甲苯二异氰酸酯，1964年聚氨酯泡沫投入中试生产，1966年江苏化工学院与南京橡胶厂合作进行混合聚氨酯弹性体的中试生产，天津化工学院与天津涂料厂最早于1965年开始在中国研究涂料，1976年至1978年铺设聚氨酯塑料跑道。1981年，第一家聚氨酯人造革生产厂在广州建成。1983年，烟台合成革厂引进日本技术，开始生产聚氨酯合成革。1984年，它开始生产与原料和浆料相匹配的合成革。1989年10月，山东烟台氨纶厂引进日本技术，在中国建立了第一家聚氨酯生产厂。1984年10月，“全国聚氨酯工业合作小组”成立。它由聚醚基团、异氰酸酯基团、泡沫塑料基团、弹性体基团、粘合剂和涂层基团组成。1994年12月，中国聚氨酯协会成立。世界规模的聚氨酯工业集团主要位于美国和西欧，其所在地区也是当今聚氨酯工业最发达的地区，其次是日本。我国聚氨酯的发展2001年发泡材料产量达到55万吨，占聚氨酯总产量的60%以上。软泡沫35万吨，硬泡沫20万吨。聚氨酯合成革2002年聚氨酯合成革年产量近2亿平方米。我国目前约有100条聚氨酯鞋底生产线。聚氨酯弹性体聚氨酯弹性体我国的聚氨酯弹性体生产能力约为10万吨。聚氨酯涂料聚氨酯涂料是一种先进耐用的合成树脂涂料。2002年，中国聚氨酯涂料产量达到20多万吨。2002年，我国聚氨酯胶粘剂的产量约为4万吨，需求量约为6万吨。目前，中国有几十家聚氨酯纤维生产企业，总生产能力超过10万吨。我国聚氨酯产量已经超过200万吨，特别是进入21世纪后，产量明显达到一个大台阶，年增长率保持在7%左右。聚氨酯树脂具有发泡性、弹性、耐磨性、附着力、耐低温性、耐溶剂性、抗生物老化性等特点。因此，它有广泛的用途。它是一种快速增长的聚合物合成材料。聚氨酯工业已经形成了大规模。1998年，世界聚氨酯树脂产品年产量为820万吨，2000年超过890万吨，2002年超过1000万吨，年均增长率为4% 5%，最高可达13%。世界聚氨酯产量及预测10000吨，世界聚氨酯主要原料消费量及预测10000吨，世界聚氨酯产品市场消费比例，中国2001年年产量及2001-2006年增长预测，1981-2002年中国聚氨酯产量变化，回归目录，2，聚氨酯主要原料，1。异氰酸酯及其结构特征。具有分子结构中含有异氰酸酯基团(-n=c=o)的结构特征的化合物均称为异氰酸酯，其结构通式如下：R-(NCO) n，其中R为烷基、芳基、脂环族等。N=1，2，3.整数。在聚氨酯材料的合成中，主要使用n2的异氰酸酯化合物。异氰酸酯的分类(1)异氰酸酯基团的数量，(2)异氰酸酯结构，3)重要的异氰酸酯(1)甲苯二异氰酸酯TDI，2)二苯基甲烷-4，4-二异氰酸酯MDI，3)聚亚苯基甲烷多异氰酸酯(聚合MDI或粗MDIPAPI)，4)液化MDI (1)聚氨酯改性液化MDI。(2)碳二亚胺和脲酮亚胺改性的液化MDI (3)混合液化MDI克服了纯MDI(常温下为固体，需要多次熔化和加热才能影响性能)的一些缺点；(5)特种异氰酸酯六亚甲基二异氰酸酯HDI异佛尔酮二异氰酸酯IPDI对苯二异氰酸酯PPDI萘-1，5-二异氰酸酯NDI，2。低聚物多元醇化合物1。聚酯多元醇(聚酯多元醇)和聚醚多元醇(聚醚多元醇)，其结构在分子链中含有两个或多个末端羟基(或氨基)，通常称为低聚物多元醇。低聚物多元醇是制备聚氨酯合成材料的主要基础原料之一，用量最大。R-(OH)n，II，Classifica在聚氨酯聚合物的生产中，主要使用双官能扩链剂或三官能和四官能交联剂。4、催化剂、5、其他添加剂、发泡剂、阻燃剂、增塑剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂、防霉剂、抗静电剂、3、聚氨酯材料的主要化学特性，聚氨酯材料主要由异氰酸酯和活性氢化合物反应形成。异氰酸酯是一种分子中含有异氰酸酯基团(-NCO)的化合物。其化学活性主要表现在其特征基团NCO上，NCO具有高度不饱和的键结构()和重叠的双键。它能与各种含活泼氢的化合物反应，并具有极其活泼的化学性质。由于其高反应性，异氰酸酯基团可以与许多含有活性氢的物质反应。能与异氰酸酯反应的活性氢化合物包括醇、水、胺(氨)、醇胺、苯酚、硫酸、羧酸、尿素等。化学结构如氨基甲酸酯、取代脲、脲基甲酸酯、缩二脲等可以通过该反应产生。由于异氰酸酯和活性氢化合物的多样性以及分子结构的不断变化，可以合成不同结构和性能的聚氨酯(脲)材料。聚氨酯合成的主要反应是异氰酸酯与醇的反应、异氰酸酯与苯酚的反应、异氰酸酯与水的反应、异氰酸酯与羧酸的反应、异氰酸酯与胺的反应、聚氨酯与尿素的反应、异氰酸酯与环氧化合物的缩聚反应、异氰酸酯与羧酸酐的反应。由于聚氨酯中使用的原料基本上是液体材料，它们可以通过与普通高分子材料如橡胶和塑料不同的加工方法来生产各种产品如泡沫、弹性体、粘合剂、涂料等。1)聚氨酯泡沫2)聚氨酯弹性体3)聚氨酯粘合剂4)聚氨酯涂层(喷涂聚脲)5)聚氨酯的其他用途，4)聚氨酯材料的类型和用途，返回主页，聚氨酯泡沫：由大量细孔和聚氨酯树脂孔壁组成的多孔聚氨酯材料，通常称为“聚氨酯泡沫”。聚氨酯泡沫是聚氨酯材料用量最大的品种之一，用量超过50%。主要特点：多孔性、低密度、高比强度、无味、透气性好(软泡沫)、高隔热性(硬泡沫)、泡沫泡孔均匀、耐老化、对金属、木材、玻璃、纤维等附着力强。(1)聚氨酯泡沫塑料可根据所用原料的种类和配方用量的变化，制成不同密度和不同性能的软质泡沫、半硬质泡沫和硬质泡沫材料，可用于各种保温材料、缓冲材料、座垫、床垫等。由于不同的生产工艺和配方组分的可调节性，聚氨酯可用于制备多种不同种类的泡沫塑料，其分类如下。(1)硬泡沫和软泡沫(2)高密度和低密度泡沫(3)聚酯泡沫、聚醚泡沫(4)甲苯二异氰酸酯泡沫、二异氰酸酯泡沫(5)聚氨酯泡沫和聚异氰脲酸酯泡沫(6)一步预聚工艺(7)连续和间歇工艺(8)块状泡沫和模塑泡沫(1)软质聚氨酯泡沫定义：软质聚氨酯泡沫(以下简称聚氨酯泡沫)是指一种具有一定弹性的软质聚氨酯泡沫，是用途最广的聚氨酯产品。特点：聚氨酯泡沫的泡孔结构大多是开孔的。一般来说，它具有密度低、弹性恢复性好、吸音、透气、保温等性能。主要用作家具坐垫材料、汽车坐垫材料和各种软垫层压复合材料。在工业和民用中，软泡沫也用作过滤材料、隔音材料、防震材料、装饰材料、包装材料、隔热材料等。超过60%的聚氨酯泡沫产品是软泡沫。根据硬度和硬度，即耐负荷性的不同，聚氨酯软泡可分为普通软泡、超软泡、高承重软泡、高回弹泡沫等。生产过程可分为块状泡沫和模制软泡沫。块状泡沫：通过连续法生产的大体积泡沫被切割成所需形状的泡沫产品。模制软泡沫：通常用间隙法生产，原料直接发泡模塑泡沫按固化方式可分为热固化和冷固化软质泡沫。多元醇原料分为聚酯型软质泡沫和聚醚型软质泡沫。主要用途：1。座椅，沙发，头枕，床垫，聚氨酯慢回弹枕头，汽车头枕，2。各种服装衬里，3。各种减震包装垫，4。密封条，5。其他玩具，超软泡沫，网状泡沫，高吸水泡沫，吸音泡沫等。网状泡沫、吸声泡沫、2)、硬质聚氨酯泡沫硬质聚氨酯泡沫简称硬质聚氨酯泡沫，这种泡沫具有隔热效果好、重量轻、比强度大、耐化学性和隔音效果优异的特点。它已成为一种重要的合成树脂保温材料，其用量仅次于聚氨酯软泡。硬质聚氨酯泡沫广泛应用于建筑、石化、制冷、造船、汽车、航空、机械、仪器仪表等工业部门作为隔热材料和结构材料。其中，主要应用领域有：用作冰箱、冰柜、冷藏集装箱、冰柜等的保温材料。石油和热水管道的隔热材料、建筑物墙壁和屋顶的隔热材料、隔热夹层板等。(1)聚氨酯泡沫重量轻、比强度高、尺寸稳定性好。硬质泡沫在-20下存放24小时，线性变化率小于1%。(2)聚氨酯硬泡具有优越的隔热性能。聚氨酯硬泡的闭孔结构含量在90%以上，泡沫中的气体导热系数极低。(3)附着力强聚氨酯硬泡对钢、铝、不锈钢等金属以及除木材、混凝土、石棉、沥青、纸、聚乙烯、聚丙烯等之外的大多数塑料具有良好的附着力。(4)良好的老化性能和较长的保温使用寿命。实际应用表明，在不损坏外皮的情况下，可在-190 70下长期使用，使用寿命可达14年。它显示出优异的抗老化性能。在长期使用过程中，使用不渗透的饰面材料总能保持良好的隔热效果。(5