聚氨基甲酸酯

1、聚氨基甲酸酯聚氨基甲酸酯聚氨酯全称为聚氨基甲酸酯，是主链上含有重复氨基甲酸酯基团的大分子化合物的统称。它 是由有机二异氰酸酯或多异氰酸酯与二羟基或多羟基化合物加聚而成。聚氨基甲酸酯聚氨酯全称为聚氨基甲酸酯，是主链上含有重复氨基甲酸酯基团（NHCOO ）的大 分子化合物的统称。它是由有机二异 氰酸酯或多异氰酸酯与二羟基或多羟基化合物加 聚而成。聚氨酯大分 子中除了氨基甲酸酯外，还可含有 醚、酯、脲、缩二脲，脲基甲 酸酯等基团。聚氨酯（简称PU）是由多异氰酸酯和聚醚多元醇或聚酯多元醇或/及小分子多元 醇、多元胺或水等扩链剂或交联剂等原料制成 的聚合物。通过改变原料种类及组成， 可以大幅度地改变产品

2、形态及其性能，得 到从柔软到坚硬的最终产品。聚氨酯制品形 态有软质、半硬质及硬质泡沫塑料、弹性体（聚氨酯弹性体主要又包含热塑性TPU 和热固性-多以浇注工艺实现CPU）、油漆涂料、胶粘剂、密封胶、合成革涂层树脂 弹性纤维等，广泛应用于汽车制造、冰箱制造、交通运输、土木建筑、鞋类、合成革、 织物、机电、石油化工、矿山机械、航空、医疗、农业等许多领域。1937年德国Otto Bayer教授首先发现多异氰酸酯与多元醇 化合物进行加聚反应 可制得聚氨酯，并以此为基础进入工业化应用，英美等国19451947年从德国获得 聚氨酯树脂的制造技术于1950年相继开始 工业化。旦本1955年从德国Bayer公司

3、及 美国DuPont公司引进聚氨酯工业化生产 技术。20世纪50年代末我国聚氨酯工业开始 起步，近十几年发展较快。制备来源由二元或多元异氰酸酯与二元或多元羟基化合物、二元胺等作用而成的高分聚氨基甲酸酯子化合物。聚氨基甲酸酯，是 分子结构中含有一NHCOO 一单元的高分子化合物，该单元由 异氰酸基和羟基反应而成，聚氨酯的发现：20世纪30年代，德国Otto Bayer首先合成了 TPU。在1950年前 后，TPU作为纺织整理 剂在欧洲出现，但大多为溶剂型产品用于干 式涂层整理。20 世纪60年代，由于人们环保意识的增强和政府环保法规的出台，水系TPU涂层应运 而生。70年代以后，水系PU涂层迅速

4、发展，PU涂层织物已广泛应用。80年代以来， TPU的研究和应用技术出现了突破性进展。与国外相比，国内关于PU纺织品整理剂 的研究较晚。基本分类主要用途由于聚氨酯含 有强极性氨基甲酸酯基团，调节 配方中NCO/OH的比例，可以制 得热固性聚氨酯和热塑性聚氨酯的不同产物。按其分子结构可分为线型和体型两种。 体型结构中由于交联密度不同，可呈现硬质、软质或介乎两 者之间的性能，具有高强 度、高耐磨和耐溶剂等特点。在高铁防水施工中，通常使用以“聚脲材料”做成的涂层。它不仅具有优异的耐磨 性、抗冲性、抗开裂、耐紫外线以及耐高低温性能，而且在施工效率极高，一次施工 即可达到设计厚度，还不受环境温度、湿度影

5、响，可在任意曲面、斜面及垂直面上快 速喷涂成型，完全满足了无碴轨道的苛刻要求，而生产聚脲材料的主要原料便是聚氨酯。根据所用原料 的不同，可有不同性质的产品，一般为 聚酯型和聚醚型两类。可用 于制造塑料、橡胶、纤维、硬质和软质泡沫塑料、胶粘剂和涂料等。聚氨酯材料可用 在国民生活的各个领域，应用范围非常广。下面列举出部分具有一定 代表性的产品做 简要介绍。聚氨酯泡沫材料。分为硬质聚氨酯泡沫、半硬质聚氨酯泡沫和软 质聚氨酯泡沫材 料。硬质聚氨酯泡 沫主要用于建筑隔热材料、保温材料（管道设施等的保温隔热）、 生活用品（床、沙 发等的垫材、冰箱，空调 等的隔热层和 冲浪板等的芯材），以及运 输工具（汽车

6、、飞机、铁路车辆的坐垫、顶棚 等材料）。聚氨酯弹性体。聚氨酯弹性体具有很好的抗拉强度、抗撕裂强度 、耐冲击性、耐 磨性、耐候性、耐水解性、耐油性等优 点。主要用作涂覆材 料（如软管、垫圈、轮带、 辊筒、齿轮、管道等的保护）、绝缘体、鞋底以及实心轮胎等 方面。聚氨酯防水材料。聚氨酯防水材料的使用相当方便，可在现场混合、涂布后进行 常温湿气固化，即可得 到具有无接缝、橡胶弹性并具有良好 性能的防水层。且损坏后 易修复。一般用作铺地 材料、田径场跑道材料、赛马场、公园地面材料、隔热窗框等 。聚氨酯涂料。聚氨酯涂料具有强的黏合性，涂膜具有优 良的耐磨性、耐水性及耐 药品性等。主 要用于家具涂料、建材涂

7、料和工 业印刷油墨等。聚氨酯胶黏剂。可以通过调节异氰酸酯和多元醇的配比来实现对 固化物性能的调 节，使其达到对基材的高度黏合性、优良 的耐水性、耐油性以及耐化学 药品性。聚氨 酯胶黏剂主要用于包装、建筑、木材、汽车、 制鞋等行业。生物医用材料。聚氨酯具有优良的生物体相容性，因此逐渐被广泛用作生物医用 材料。可用于人工心脏起搏器、人工血管、人工骨骼、人工食道、人工肾脏、人工透 析膜等的制造。生产技术20世纪30年代，德国Bayer实验室用二异氰酸酯及多元 醇席塑利英才网 HYPERLINK Velvet聚氨基甲酸酯为原料，制得了硬质泡沫 塑料等聚氨酯样品。美国于1946年起开展了硬质聚氨酯 泡沫

8、塑料的研究，产品用于飞机 夹心板材部件。1952年，Bayer公司报道了聚酯型软 质聚氯酯泡沫塑料中试研究成果；19521954年，又开发连续方法生产聚酯型软质 聚氨酯泡沫塑 料技术，并开发了相应的生产设备;1961年，采用蒸气压较低的多异氰 酸酯PAPI制备硬质聚氨酯泡沫塑 料，提高了硬质制品的性能和减少了施工时的毒性， 并应用于现场 喷涂工艺，使硬质泡沫塑料 的应用范围进一步扩大。由 于价格较低的聚 醚多元醇在60年代的大量生产，以及一步法和连续法软泡生产工艺及设备的开 发，聚 氨酯软泡获得应用。60年代中期，冷熟化半硬泡和自结皮模塑泡沫被开发，70年代在 高活性聚醚多元醇的基础上开发了冷

9、熟化高回弹泡沫。70年代开发了聚氨酯软泡的 Maxfoam平顶发泡工艺、垂直发泡工艺，使块状聚氨酯软泡的工艺趋于 成熟。后来 随着各种新型聚醚多元醇及匀泡剂的开发，还开发了各种模塑聚氨酯泡沫塑料。产品应用聚氨酯泡沫塑料应用广泛。软泡沫塑料 主要用于家具及交通工具各种垫 材、隔音 材料等；硬泡沫塑料主 要用于家用电器隔热层、屋墙面保温 防水喷涂泡沫、管道保温 材料、建筑板材、冷藏车及冷库隔热材等；半硬泡沫塑料用 于汽车仪表板、方向盘等。 市场上已聚氨基甲酸酯有各种规格用途的泡沫塑料组合料（双组分预混料），主要用于（冷熟化）高回弹泡沫塑料、半硬泡沫塑料、浇铸及喷涂硬泡沫塑 料等。聚氨酯弹性体可在较

10、宽的硬度范围具有较高的 弹性及强度、优异的耐磨性、耐油 性、耐疲劳性及抗震动性，具有“耐磨橡胶”之称。聚氨酯弹性体在聚 氨酯产品中产量 虽小，但聚氨 酯弹性体具有优异的综合性能， 已广泛用于冶金、石油、汽车、选矿、 水利、纺织、印刷、医疗、体育、粮食加工、 建筑等工业部门PU是聚氨酯，PU皮就是聚氨酯成份的表 皮。服装厂家广泛用此种材料生产服装， 俗称仿皮服装.PU是英文polyurethane的缩写，化学中文名称 聚氨酯其质量也有 好坏，好的包包多采用进口 PU革PU配皮是一般其反面是牛皮的第二层皮料，在表面涂上一层PU树脂，所以也 称贴膜牛皮。其价格较便宜，利用率高。其随工艺的变化也制成各

11、种档次的品种，如 进口二层牛皮，因工艺独特，质量稳定，品种新颖等特点，是消费者公认的高档皮革， 价格与档次都不亚于头层真皮。PU皮与真皮包各有特点，PU皮包外观漂亮，好打理，价格较低，但不耐磨，易 破；真皮价格昂贵，打理麻烦，但耐用。水性聚氨酯目前大多数水性PU主要是由自乳化法 制备，以含亲水性基团的 PU为主要固化 成分，涂膜干燥时若亲水成分不能有效的 进入交联网络中，干燥形成 的涂膜遇水易溶 胀。另外其缺少像双组分溶剂型PU涂膜所能得到的交联密度和高相对分 子质量，因 而这些水分散体涂膜的耐水性、耐溶剂性、耐热性和光泽性 较差，严重地限制了其使 用的范围。因此，常采用提高 涂膜的交联密度来

12、改善乳液涂 膜的耐水性。常用的交联 方法有两种：一种是在合成PU预聚物时，加入官能度大于2的多羟基化合物，直接生 成交联PU预聚物，将上述预聚物很好地分散在水中，并扩链形成大分子，最后形成 乳液。这种方法也叫前交联法，缺点是易使预聚物黏度增大，较 难分散在水中，影响乳 液的稳定性。新型交联剂和多官能团扩链剂的筛选与合成的活跃研究，已成为提高水 性PU物理机械性能和耐水性能的主要途径之一。另一种方法为外交联法，采用带羧 的阴离子PU乳液进行交联，交联反应发生在PU分子的羧基上，有氮丙啶、碳化亚 胺以及金属盐类化合物，在室温条件下进行交联。这类交联剂一般在使用PU乳液时 加入，因其交 联反应速率很

13、快，短时间内产生 凝胶而破乳。外交联法可成功 解决PU 乳液涂膜的亲水性问题，但因外加交联剂，组成双组分涂饰 剂给施工带来不便，此方 法使用较少。聚氨酯涂层剂 HYPERLINK 聚氨酯涂层剂是当今发展的主要种类，它的优势在于：涂 层柔软并有弹性；涂层 强度好，可用于很薄的涂层；涂层多孔，具有透湿和通气性能；耐磨，耐湿，耐干洗。 其不足在于：成本4 JUUUUL一JMUU JULJULJLJLJi JUUL聚氨基甲酸酯较高；耐气候 性差；遇水、热、碱要水解TPU涂层剂按组成分类有：聚酯系聚氨酯；聚醚系聚氨 酯；芳香族异氰酸酯系聚 氨酯；脂肪族异氰酸酯系聚氨酯。按使用上采用的介质分为溶剂类和水系

14、类。在大分子主链上含 有一NHCOO 一基团的重复结构单元的聚合物统称为 聚氨基甲 酸酯，简称聚氨酯(PU)。它是由有机多异氰酸酯与 聚醚型或聚酯型多元醇反应制得。 人们常见的聚氨酯塑料多以软、硬泡沫体的形式出现。硬质聚氨酯泡 沫塑料(Rigid Polyether Polyurethane Foams) 理化性质密度：0.040.06g/cm3(25 摄氏度)，拉伸强度：0.147MPa，弯曲强度： 0.196MPa，导热系数：0.035W/(m.K)。该制品最大特点是：可根据具体使用要求， 通过改变原料的规格、品种和配方，合成所需性能的产品。该产品质轻(密度可调)， 比强度大，绝缘和隔音性

15、能优越，电气性能佳，加工工艺性好，耐化学药品，吸水率 低，加入阻燃剂，亦可制得自熄性产品。该材料与聚醚型同一密度的硬 泡相比，有较 高的拉伸强度和较好的耐油、耐溶剂和耐氧化性能，但聚酯粘度大，操作较 困难。主要用途主要用于冷库、冷罐、管道等部门作绝缘保温保冷材料，高层建筑、航空、汽车 等部门做结构材料起保温隔音和轻量化的作用。超低密度的硬泡可做 防震包装材料及 船体夹层的填充材料。软质聚氨酯泡 沫塑料(Flexible Polyether Polyurethane Foams )理化性质密度：0.030.07g/cm3 ，拉伸强度：8.83117kPa ，伸长率(%)： 150300。 弯曲强度：0.196MPa，导热系数：0.034 0.041W/(m.K)。熔点(C)： 170190。主要用途不同密度的软泡沫塑料，其主要用途有些差别。软质聚酯型聚氨酯泡沫塑料 (Flexible Polyester Polyurethane Foams)主要用作服装、鞋帽衬里，垫肩和精密 仪器的防震包装等。用作鲨鱼皮泳衣鲨鱼皮泳衣是人们根据其外形特征起的绰号，它的核心技