聚氨酯弹性体

1、聚氨酯弹性体 自20世纪30年代发明了PUR 聚氨酯橡胶。由于其性能 优异，故产量增长很快，同时它也促进了聚氨酯弹性体的 快速发展。其杨氏模型介于橡胶与塑料之间，具有耐磨性、 耐油性、耐撕裂、耐化学腐蚀，耐射线辐射，与其材质粘 接性能好，弹性高，吸震力强等优异性能。因此在国民经 济许多领域中获得广泛应用。 我国聚氨酯弹性体从上世纪70年代渐渐应用于国民经 济中，到90年代发展开始加快，每年增长25-40%。日本、 台湾、美国及欧盟国家从90年代开始先后进入中国市场， 旱冰轮风靡全国。2000年以后每年均以15-25%的速度增 长，而且在全球金融危机十分严峻的情况下，全国聚氨酯 弹性体工业企业仍

2、没有受到影响，各企业在危机中体会到 了高分子、高科技含量产品的生命力之强。 一、概 述 二、聚氨酯弹性体 聚氨酯弹性体是含有多羟基化合物和异氰酸酯反 应而产生的氨基甲酸酯集团（NHCOO）的聚 合体物质。 它们因各方面优异的特性而被生产业垂青，并被 制成诸多优异的产品。PU弹性体是一种具有独特设计 和结构的物质，其拥有的橡胶延长性能，是结合了硬 塑胶料、金属和陶瓷制品等多种产品的优点，。虽然 这并不表明聚氨酯解决了所有问题，但他们所具有的 多种优异性能是他们广泛使用和用途持续扩大的关键。 聚氨酯有以下四个基本类型： 1、聚醚 （PPG，PTMG，聚己内酯）/TDI 2、聚酯 /TDI 3、聚醚

3、 （PPG，PTMG，聚己内酯）/MDI 4、聚酯 /MDI 聚醚是被推荐应用于承受重压的零件原料， 因为它产生较低的内部热量，它在回弹、低温性 能和耐水解性能方面具有优势，其次聚醚还拥有 较低的粘性和比重的特性。 聚酯则具有优异的抗切削、抗撕裂、耐油 性、耐溶剂性。 MDI类型产品与TDI类型相比，异氰酸酯味道 小，有优异的耐水解性和更好的回弹性能。 TDI相对于MDI类型的产品，TDI类型对水分 比较敏感，与MDI相比较，拥有较短的脱模时间 和较低的凝结晶度的表现。 区别PU类别最普通的方法，是根据它们的硬 度： n邵氏A 橡胶 2090A PU 10100A n邵氏D PU 1060（高

4、尔夫球 85D (骨硬) PU有以下特性： 1、硬度 2、耐磨损性 3、压缩特性 4、机械性能 5、拉力特性 6、撕裂强度 7、回弹性 8、弯曲特性 9、低温特性 10、耐干热性 一般90工作，特殊配置可在120工 作 11、抗水性 抗水性0.3%1% 12、电子特性，绝缘 13、氧气和臭氧抵制力较强 14、耐油、酸、碱与化学性抵制力强 15、抗辐射能力优良 16、防火 17、防霉菌与真菌 18、耐磨 19、机械制造能力强 20、与其他材料粘着力强 21、降低噪声，减震 以上仅讲何谓聚氨酯，以及聚氨酯弹性体应用领 域的一些基本特征 。 弹性体在各方面取代金属、橡胶、木材和塑料应用范围大致如下：

5、弹性体在各方面取代金属、橡胶、木材和塑料应用范围大致如下： 涉及行业涉及行业应应 用用 范范 围围 汽车业汽车业密封圈，轴套，衬套，弹性联轴器，保险杠，皮革，封条，装饰板密封圈，轴套，衬套，弹性联轴器，保险杠，皮革，封条，装饰板 建筑业建筑业混凝土模，门密条，混凝土泵组件，喷沙管等混凝土模，门密条，混凝土泵组件，喷沙管等 涂层织物涂层织物输送带，燃料储罐，能量发送带，同步带输送带，燃料储罐，能量发送带，同步带 电子工业电子工业封装，绝缘体，灌装，线路板，电缆衔接胶，电子板涂层封装，绝缘体，灌装，线路板，电缆衔接胶，电子板涂层 工程组件工程组件压弯机衬垫，链轮，轨道齿轮，切割板，机械带，联轴器，

6、分馏柱压弯机衬垫，链轮，轨道齿轮，切割板，机械带，联轴器，分馏柱 塔板，罗拉片塔板，罗拉片 食品业食品业滑道内衬，谷类储存，输送带滑道内衬，谷类储存，输送带 矿矿 业业铲斗内垫，输道滚轴，刮片，浮选槽叶轮，泵衬，筛网，管道内衬铲斗内垫，输道滚轴，刮片，浮选槽叶轮，泵衬，筛网，管道内衬 石油、化学、石油、化学、 海洋海洋 套管，轴承，水里旋流器，浮标，清管器，刮刀，挡泥板，阀座套管，轴承，水里旋流器，浮标，清管器，刮刀，挡泥板，阀座 胶胶 辊辊钢铁厂胶辊，造纸胶辊、印刷，输送带胶辊，龚骨胶辊，罐涂层等钢铁厂胶辊，造纸胶辊、印刷，输送带胶辊，龚骨胶辊，罐涂层等 涉及行业涉及行业应应 用用 范范 围

7、围 密封和衬垫密封和衬垫轴封和油封，隔膜，各种机械液压件的密封轴封和油封，隔膜，各种机械液压件的密封 鞋鞋 业业鞋底，底部模制隔膜，穿图版，缓冲内底鞋底，底部模制隔膜，穿图版，缓冲内底 轮子和轮胎轮子和轮胎叉车轮胎，重工业脚轮，电动扶梯轮子，旱冰轮，刀刃滑冰轮子叉车轮胎，重工业脚轮，电动扶梯轮子，旱冰轮，刀刃滑冰轮子 飞飞 机机隔层膜，涂层隔层膜，涂层 军军 事事坦克履带，炮管，防弹玻璃，潜水艇坦克履带，炮管，防弹玻璃，潜水艇 聚聚 脲脲防腐，防水，高铁，潜水防腐，地下铁路，地下深处防水防腐，防水，高铁，潜水防腐，地下铁路，地下深处防水 体育运动体育运动球场，跑道，保龄球，举重器材，哑铃，汽艇

8、球场，跑道，保龄球，举重器材，哑铃，汽艇 涂涂 料料外内墙涂料，潜水涂料，建筑用，彩钢板等，家具涂料外内墙涂料，潜水涂料，建筑用，彩钢板等，家具涂料 胶胶 粘粘 剂剂高铁，胶带，矿山冷补胶，电缆，高速公路钦缝胶高铁，胶带，矿山冷补胶，电缆，高速公路钦缝胶 铁铁 路路枕木，防震块枕木，防震块 举例：聚酯+TDI+MOCA，这是最常见，最早 应用推广的生产方法之一是密封圈，它属于刚性 的产品（但不耐水解），综合性能非常，性价比 最优。 MDI系列 PTMG+MDI 50+HQEE/HER 这套 工艺做出的制品柔性、扭曲率、撕拉率、拉伸强 度以及伸长率等各项性能指标大大优于TDI系列。 以上将大范围

9、的系列情况做了介绍。 接下来我将以大家经常做的预聚体工艺为例， 并给予相关提示： 聚酯+TDI+MOCA PPG+TDI+MOCA 这样的合成预聚体，如何合成为好呢？如果 预聚体合成不好，做出来的制品将会有许多残留 异氰酸酯味，对环境对人体都会产生不健康因素。 除以上原因之外，还有模具上的缘由，盖模时间 长短，脱模剂涂层厚薄。由于脱模时是人工操作，后 硫化温度过高或过低等都会产生不良结果。 以上讲了预聚体+MOCA浇注后可能产生的问题， 另外还有模具的问题。 模具要做好制品，制品母体很重要，除尺寸 精确之外，还需从以下几个方面做好： 1、母体模具的光洁度，要求做到角6，乌黑发亮。 2、使用前先

10、加热，使残余的脱模剂挥发，然后把脱 模油全部抹干净，再用干净的脱模剂抹一遍，加热到 130-140。 3、浇注时，一定要考虑模盖与常温之间的温差，会 造成制品缺陷。 4、盖模时间早与晚会产生问题。早，产生低湿现象； 晚，会产生干白、龟裂现象。 5、模料要称量正确。MOCA溶解温度不要超过 120，盛MOCA杯，称重时一定注意留在杯中的 残量，否则制品会出现缺陷。预聚体也同样。 6、硫化时间，一般小制件25-30分钟，大制件按实 用预聚体MOCA总量熟化需要来定，但后硫化，不 管大小制件一定要在80-85时硫化16小时，方可 测性能，否则所测重量不精确。 从前人的经验知道，80硫化后，结构熟化是

11、 未彻底完善，真正性能要在常温下21天后方才稳定。 四、扩链剂 接下来再讲扩链剂中具有代表性、大众化的一 些产品 I型 （一）MOCA II型 粒状 I型通过溶剂重结晶，结晶而成去除二核体 以外的物质，烘干形成后白色针状结晶体。熔点 102-106。按液相色谱分析99.5以上。应用于高 性能密封件，透明旱冰轮等。强度、撕裂强度， 弹性好。在工作条件要求高的情况如低温度工作、 酸碱性、油性下使用比较好。 II型（颗粒）耐高温MOCA溶解时的温度在 160，而且反复溶解不变色。这2001年在大连弹性 体专业会议上贾林材专家提出的，并且由我公司通过 半年时间研发得出。该产品特别适合浇注机使用。一 般

12、情况下，粒状MOCA熔点在96102之间，温度 溶解110-115为好。大多数厂家用电烘箱、油谷溶解， 这样温度好控制，不会产生MOCA色泽加深问题。由 于MOCA温度每提高5-10，色泽就会深1-2度，更严 重的由于MOCA溶解温度的提高，结构遭到破坏，有 许多小厂都是用电炉或液化气加热溶解MOCA，这样 操作时操作人员不是专心等待溶解，而是等到冒烟了 才拿下加热，这时温度过高就会把局部MOCA结构破 坏，所做出的制品性能就会下降，色泽深，导致使用 制件的客户不满意，合格率降低。 该MOCA应用于胶辊、脚轮、筛网，轮胎，油田， 飞机，军工，体育运动，纺织，防水工程，地铁高铁， 防弹玻璃，环氧

13、固化等。 以上MOCA是应用于TDI系列 PTMG+TDI+MOCA 聚酯+TDI+MOCA PPG+TDI+MOCA 聚己内酯+MOCA （二）液体MOCA 液体MOCA是我公司通过2年时间研制开发的， 结构与MOCA基本相同，分子量：260.12，比MOCA 少了7个分子量，该产品属液态芳香族二胺类扩链剂， 是专为反应注射成型聚氨酯、喷涂聚脲和室温固化聚 氨酯弹性体研制开发的新型胺类扩链剂，其化学结构 与MOCA相近，综合性能接近于MOCA，但化学活性 却非常高，具有色浅、相容性好、不挥发、不需加热 溶化、初期强度高等特点。其中ML-200为慢反应型， 反应速度与6200相当，适应于快速反

14、应体系，可用于 垂直面，天花板等以及要求尽快投入使用的喷涂场合， 胶层不流淌，无挂流；ML-200-f为快反应型，反应速 度与E-100接近，可取代E-100与仲胺的复配体系， 满足平整光亮场合以及需进一步加工处理场合的施工 要求，可保证有一定时间使材料自流平或铺撒其他功 能粒料。另外ML-200还可用于机械浇聚氨酯弹性体， 缩短成型时间，提高生产效率。 经聚脲协会理事长单位青岛黄微波教授应用， 品质优于6200、E-100,而且相当好。 技术成果： 1、液体MOCA比固体MOCA使用方便，省时，节 能，对人体和环境无害，属绿色环保产品； 2、适用于浇注机作业，因其固化速度快，有利 于提高生产

15、率； 3、显示的工艺性能在聚氨酯喷涂料，反应注射 成型等方面得到应用； 4、色泽浅，适用于浅色制品的加工； 5、适合聚脲喷涂，地下防水工程喷涂。 一、理化指标一、理化指标 ML-200-fML-200 外 观浅棕色液体棕色液体 黏度cp（s），2514501001550100 黏度cp（s），60570100650100 平均分子量275287 氨基含量（mmol/g）7.47.56.97.1 水份（%）0.10.1 相对密度（25）1.031.04 储 存 期6个月6个月 二、应用性能二、应用性能 ML-200 PPG/TDIPTMEG/TDI NCO%4.65.55 凝胶时间（s）1501

16、30 硬度（邵氏）9096 扯断伸长率%530380 拉伸强度MPa2535.5 300%定伸强度MPa11.313.2 撕裂强度KN/m7096.6 三、注意事项 1、避光、阴凉、干燥保存； 2、可加热（不超过80）亦可室温下与预聚体混合 1,4丁二醇 （三）MDI系列 HQEE/HER 固体/液体 MCDEA 这几个产品是MDI的扩链剂，属无毒扩链剂。 1、1,4丁二醇价格便宜，操作方便，非常容 易被大家接受应用并推广。但它做出来的制品短 期内性能较好，但随着时间的推移，制品的耐油 性差，耐磨性能明显下降，易老化，出现微微的 龟裂现象，应用时间较短。 2、HQEE/HER固体，HQEE-L

17、/HER-L 液体 这是一大类醇类扩链剂，世界上美国奥琪生产 并在中国苏州销售。苏州湘园公司专门生产醇类扩 链剂并获得国家专利。 醇类扩链剂的优点：扭曲率高，弹性特别好， 撕裂强度高，耐磨，耐温比MOCA高15-20。 HQEE固体单独使用有以下缺点：收缩大，溶 点高于110，温度低于100易析出结晶状，影 响产品质量，做邵氏D操作难度大。 HER固体除上述优点外还具有熔点低89， 收缩率微小，不易析出，但易吸湿等特点。 因此HQEE/HER（固体混合使用）可优缺点互补， 能使产品性能更优化，满足客户的需要。 HQEE/HER-液体完全是苏州湘园研发成功，并 获得国家发明专利的产品。它们具有上

18、述优点，还 有以下优势：使用操作方便，价格比固体便宜，与 MDI合成制品不黄变，乳白瓷色，硬度从邵氏A可以 到邵氏D，70D。 HQEE/HER系列应用时应特别注意以下几个问题： 、HQEE/HER在加热溶解时，要注意空气中的湿 度，当湿度65%时，操作时一定要注意真空脱泡后 要快速与预聚体混合，转速在150转以上。 、MDI系列的凝胶时间较快，倒入模具动作要快， 模具（模盖与模体）温度一定保持在130以上。 浇注机制作PU件，比较合适。 、在前期模具硫化好后，制品比较嫩，脱模注意 手势，不要碰伤，取出后后硫化100需要16小时， 在16小时后其性能均能达到并超过MOCA的性能， 属于高性能的

19、弹性体。 、但HQEE系列价格比MOCA高2倍左右，属美 中不足，如果产品附加值高的话就无所谓了。 、该扩链剂不能作为TDI系列的扩链剂，不易凝 胶，即使凝胶，硬度明显下降，例如90A TDI系列 用HQEE系列，其硬度只有70A-72A。 （四）接下来介绍MCDEA,该扩链剂属于食品级制 件应用扩链剂。 1、该产品可以与TDI和MDI两大系列预聚体配合使用， 性能均佳。 2、该产品具有MOCA的优点以外，还具备以下优势： 操作与MOCA一样； 熔点比MOCA低，熔点89-90； 配合二丙系列的各种多元醇聚酯、聚醚的扩链； 耐生热特别低，耐高温。 美国、德国将MCDEA 应用于轮胎、罗拉片、高

20、耐磨制品上； 特别耐磨0.018以下，磨耗条件为CSD轮1000g/ 轮，5000r/min 230； 耐温120左右，（600kg压力/120/24h/2880 转）。 3、特别要引起大家注意的是： MCDEA在耐生热特别低的情况下 用聚己内酯+TDI/MDI+MCDEA=轮胎，在美国已经 在中速轮胎中应用，如中国纺织品厂江阴需要大量 的罗拉片，也是用这种配方而作制品。 后硫化温度在100/24小时以上，常温下保持21 天后使用其性能特别好，既有强度，又耐磨，又耐 温，耐生热低的特点。 4、它的缺点是价格昂贵,国内价格130-150元/KG, 隆扎公司180-200元/KG,但美国和欧盟国家

21、应用较 多。 （五）接下来在介绍740M,1604胺类扩链剂： 740M的名称是二乙二醇双一对氨基甲酸酯。 1604的名称是3,5-二氨基对氯苯乙酸异丙酯。 以上两个产品均可以应用于食品级制件上。 740M与MOCA性能相似，操作也类似，耐热性好， 另外光老化性能较好，但是熔点高（125-128），价 格比MOCA贵 1604与MOCA性能相当，操作也比较方便，但色 泽是咖啡色，与有色配伍较差，价格昂贵，150-180元 /KG 以上两种产品的优点是在美国和欧盟均通过SDS 检测，可以应用于食品工业的聚氨酯制品。 芳香族胺类，醇类扩链剂种类繁多，以上只是 介绍了几种。其他还有例如美国雅宝公司生

22、产的E- 100,E-300 ；淄博方中化学有限公司的TX-2；其他 N,N-二烷基甲基二胺（Unilink4200）4100 适用于 低硬度弹性体的扩链剂， 如（4102 30%+4132 70% ）性价比高。 脂肪族类，例如IPDA(异佛二酮二胺)低粘度， 液体，反应速度特快，但收缩率小，色泽稳定，耐 力学性能好。 五、总 结 扩链剂二大系列大小衍生替代品种有200余种， 但真正具有强大生命力的有： （一）MOCA性价比好，综合具有优异的性能与价 格的优势，几十年来常盛不衰； （二） HQEE/HER系列是近几年发展应用中无毒， 高性能，高附加值的醇类扩链剂，美国、欧盟、台 湾和日本应用量大，我国处于试用与小批量应用阶 段，关键是认识上技术应用上存在不足； （三）MCDEA是全球目前认为在耐生热最低的清洁 卫生扩链剂，应用于高端制件，应用于食品机械业 的聚氨酯制