聚氨酯

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聚氨酯全稱為聚氨基甲酸 ,是主鏈上含重複氨基甲酸酯基團的大分子化合物的統稱。它是由有機二異氰酸酯或多異氰酸酯與二羥基或多羥基化合物加聚而成。

聚氨基甲酸酯

基本信息

  中文名:聚氨基甲酸酯;聚氨酯

聚氨基甲酸酯

拼音:jù ān jī jiǎ suān zhǐ   聚氨酯全稱為聚氨基甲酸酯,是主鏈上含有重複氨基甲酸酯基團 (NHCOO )的大分子化合物的統稱。它是由有機二異氰酸酯或多異氰酸酯與二羥基或多羥基化合物加聚而成。聚氨酯大分子中除了氨基甲酸酯外,還可含有醚、酯、脲、縮二脲 ,脲基甲酸酯等基團。   英文名:polyurethane   英文簡稱:PU

物化性質

  CAS No.:51852-81-4[1]   分 子 式:(C10H8N2O2·C6H14O3)x

研發歷史

  聚氨酯(簡稱PU)是由多異氰酸酯和聚醚多元醇或聚酯多元醇或/及小分子多元醇、多元胺或水等擴鏈劑或交聯劑等原料製成的聚合物。通過改變原料種類及組成,可以大幅度地改變產品形態及其性能,得到從柔軟到堅XX最終產品。聚氨酯製品形態有軟質、半硬質及硬質泡沫塑料、彈性體(聚氨酯彈性體簡稱為TPU)、油漆塗料、膠粘劑、密封膠、合成革塗層樹脂彈性纖維等,廣泛應用於汽車製造、冰箱製造、交通運輸、土木建築、鞋類、合成革、織物、機電、石油化工、礦山機械、航空、醫療、農業等許多領域。   1937年德國Otto Bayer教授首先發現多異氰酸酯與多元醇化合物進行加聚反應可制得聚氨酯,並以此為基礎XX工業化應用,英美等國1945~1947年從德國獲得聚氨酯樹脂的製造技術于1950年相繼開始工業化。日本1955年從德國Bayer公司及美國DuPont公司引進聚氨酯工業化生產技術。20世紀50年代末我國聚氨酯工業開始起步,近十幾年發展較快。

製備來源

  由二元或多元異氰酸酯與二元或多元羥基化合物作用而成的高分

聚氨基甲酸酯

子化合物。   聚氨基甲酸酯,是分子結構中含有—NHCOO—單元的高分子化合物,該單元由異氰酸基和羥基反應而成,反應式如下:   -N=C=O+HO-→-NH-COO-   聚氨酯的發現:20世紀30年代,德國Otto Bayer 首先合成了TPU。在1950年前後,TPU作為紡織整理劑在歐洲出現,但大多為溶劑型產品用於乾式塗層整理。20世紀60年代,由於人們環保意識的增強和政府環保法規的出台,水系TPU塗層應運而生。70年代以後,水系PU塗層迅速發展,PU塗層織物已廣泛應用。80年代以來,TPU的研究和應用技術出現了突破性進展。與國外相比,國內關於PU紡織品整理劑的研究較晚。

主要用途

  根據所用原料的不同,可有不同性質的產品,一般為聚酯型和聚醚型兩類。可用於製造塑料、橡膠、纖維、硬質和軟質泡沫塑料、膠粘劑和塗料等。

生產規模

  經過60多年的發展,聚氨酯已成為一種重要的合成樹脂品種。世界聚氨酯消耗量1999年估計達7.7Mt,2000年聚氨酯總產量達到8.5Mt。近年來亞太地區成為世界聚氨酯工業發展最快的地區,而中國又是最具發展潛力的國家。據估計,1998年聚氨酯製品總產量約為770kt(扣除溶劑后約為555kt),2000年約為920kt,預計到2005年聚氨酯材料需求量將達1.4~1.5Mt。

生產技術

  20世紀40年代,德國Bayer實驗室用二異氰酸酯及多元醇

聚氨基甲酸酯

為原料,制得了硬質泡沫塑料等聚氨酯樣品。美國於1946年起開展了硬質聚氨酯泡沫塑料的研究,產品用於飛機夾心板材部件。1952年,Bayer公司報道了聚酯型軟質聚氯酯泡沫塑料中試研究成果;1952~1954年,又開發連續方法生產聚酯型軟質聚氨酯泡沫塑料技術,並開發了相應的生產設備;1961年,採用蒸氣壓較低的多異氰酸酯PAPI製備硬質聚氨酯泡沫塑料,提高了硬質製品的性能和減少了施工時的毒性,並應用於現場噴塗工藝,使硬質泡沫塑料的應用範圍進一步擴大。由於價格較低的聚醚多元醇在60年代的大量生產,以及一步法和連續法軟泡生產工藝及設備的開發,聚氨酯軟泡獲得應用。60年代中期,冷熟化半硬泡和自結皮模塑泡沫被開發,70年代在高活性聚醚多元醇的基礎上開發了冷熟化高回彈泡沫。70年代開發了聚氨酯軟泡的Maxfoam平頂發泡工藝、垂直發泡工藝,使塊狀聚氨酯軟泡的工藝趨於成熟。後來,隨著各種新型聚醚多元醇及勻泡劑的開發,還開發了各種模塑聚氨酯泡沫塑料。

發泡工藝

  聚氨酯發泡工藝分為如下三種:   一、預聚體法   預聚體法發泡工藝是將(白料)和(黑料)先製成預聚體,然後在預聚體中加入水、催化劑表面活性劑、其他添加劑等在高速攪拌混合進行發泡,固化后在一定溫度下熟化即可。   二、半預聚體法   半預聚體法的發泡工藝是將部分聚醚多元醇(白料)和二異氰酸酯(黑料)先製成預聚體,然後將另一部分的聚醚或聚酯多元醇和二異氰酸酯、水、催化劑、表面活性劑、其他添加劑等加入,在高速攪拌下混合進行發泡。   三、一步發泡工藝   將聚醚或聚酯多元醇(白料)和多異氰酸酯(黑料)、水、催化劑、表面活性劑、發泡劑、其他添加劑等原料一步加入,在高速攪拌下混合後進行發泡。   一步發泡工藝是目前普遍採用的工藝。另外還有手工發泡法,那是最簡便的方法,將所有原料準確稱量后,置於一個容器中,然後立即將這些原料混合均勻,注入模具或需要充填泡沫塑料的空間中即可。注意:稱量時一定要將多異氰酸酯(黑料)最後稱入。   聚氨酯硬泡一般為室溫發泡,成型工藝比較簡單。按施工機械化程度可分為手工發泡及機械發泡;按發泡時的壓力可分為高壓發泡及低壓發泡;按成型方式可分為澆注發泡及噴塗發泡。

產品應用

  目前聚氨酯泡沫塑料應用廣泛。軟泡沫塑料主要用於傢具及交通工具各種墊材、隔音材料等;硬泡沫塑料主要用於家用電器隔熱層、屋牆面保溫防水噴塗泡沫、管道保溫材料、建築板材、冷藏車及冷庫隔熱材等;半硬泡沫塑料用於汽車儀錶板、方向盤等。市場上已

聚氨基甲酸酯

有各種規格用途的泡沫塑料組合料(雙組分預混料),主要用於(冷熟化)高回彈泡沫塑料、半硬泡沫塑料、澆鑄及噴塗硬泡沫塑料等。   聚氨酯彈性體可在較寬的XX範圍具有較高的彈性及強度、優異的耐磨性、耐油性、耐疲勞性及抗震動性,具有「耐磨橡膠」之稱。聚氨酯彈性體在聚氨酯產品中產量雖小,但聚氨酯彈性體具有優異的綜合性能,已廣泛用於冶金、石油、汽車、選礦、水利、紡織、印刷、醫療、體育、糧食加工、建築等工業部門。   PU是聚氨酯,PU皮就是聚氨酯成份的表皮。現在服裝廠家廣泛用此種材料生產服裝,俗稱仿皮服裝.PU 是英文polyurethane的縮寫,化學中文名稱 聚氨酯 其質量也有好壞,好的包包多採用進口PU 革   PU配皮是一般其反面是牛皮的第二層皮料,在表面塗上一層PU樹脂,所以也稱貼膜牛皮。其價格較便宜,利用率高。其隨工藝的變化也製成各種檔次的品種,如進口二層牛皮,因工藝獨特,質量穩定,品種新穎等特點,為目前的高檔皮革,價格與檔次都不亞於頭層真皮。   PU皮與真皮包各有特點,PU皮包外觀漂亮,好打理,價格較低,但不耐磨,易破;真皮價格昂貴,打理麻煩,但耐用。

聚氨酯塗層劑

  聚氨酯塗層劑是當今發展的主要種類,它的優勢在於:塗層柔軟並有彈性;塗層強度好,可用於很薄的塗層;塗層多孔,具有透濕和通氣性能;耐磨,耐濕,耐乾洗。 其不足在於:成本

聚氨基甲酸酯

較高;耐氣候性差;遇水、熱、鹼要水解。   TPU塗層劑按組成分類有:聚酯系聚氨酯;聚醚系聚氨酯;芳香族異氰酸酯系聚氨酯;脂肪族異氰酸酯系聚氨酯。按使用上採用的介質分為溶劑類和水系類。   在大分子主鏈上含有—NHCOO—基團的重複結構單元的聚合物統稱為聚氨基甲酸酯,簡稱聚氨酯(PU)。它是由有機多異氰酸酯與聚醚型或聚酯型多元醇反應制得。人們常見的聚氨酯塑料多以軟、硬泡沫體的形式出現。

硬質聚醚型塑料

  (Rigid Polyether Polyurethane Foams)   理化性質   密度:0.04~0.06g/cm3(25 攝氏度),拉伸強度:0.147MPa,彎曲強度:0.196MPa,導熱係數:0.035W/(m.K) 。該製品最大特點是:可根據具體使用要求,通過改變原料的規格、品種和配方,合成所需性能的產品。該產品質輕(密度可調),比強度大,絕緣和隔音性能優越,電氣性能佳,加工工藝性好,耐化學藥品,吸水率低,加入阻燃劑,亦可制得自熄性產品。該材料與聚醚型同一密度的硬泡相比,有較高的拉伸強度和較好的耐油、耐溶劑和耐氧化性能,但聚酯粘度大,操作較困難。   主要用途   主要用於冷庫、冷罐、管道等部門作絕緣保溫保冷材料,高層建築、航空、汽車等部門做結構材料起保溫隔音和輕量化的作用。超低密度的硬泡可做防震包裝材料及船體夾層的填充材料。

軟質聚醚型塑料

  (Flexible Polyether Polyurethane Foams)   理化性質   密度:0.03~0.07g/cm3 ,拉伸強度:8.83~117kPa ,伸長率(%):150~300。彎曲強度:0.196MPa,導熱係數:0.034~0.041W/(m.K)。熔點(℃):170~190。   主要用途   不同密度的軟泡沫塑料,其主要用途有些差別。軟質聚酯型聚氨酯泡沫塑料(Flexible Polyester Polyurethane Foams)主要用作服裝、鞋帽襯裡,墊肩和精密儀器的防震包裝等。

行業發展

  縱觀世界範圍,西方發達國家聚氨酯行業早已XX成熟發展時期,XX創新研究發展階段;亞洲市場增長迅速,眾多跨國化工企業已將業務重點和研發中心紛紛轉移至亞洲甚至中國市場;中東地區聚氨酯市場發展尚處起步階段。   總的來說,由於近十幾年國民經濟的高速發展,中國聚氨酯工業,包括從基本原料到製品和機械設備,已具有相當的規模。2005年中國聚氨酯產量約300萬噸,產值約600億元,比2001年的122萬噸、約200億元分別增長了146%和200%,產量年均增長率高達25%,產值年均增長率在30%以上。2005年,中國消費了51萬噸MDI、36萬噸TDI和88.9萬噸聚醚多元醇。隨著聚氨酯的廣泛應用,其原料的需求也大幅增長。   目前,已有眾多中外企業涉足聚氨酯行業,如煙台萬華、上海華誼、高橋石化、上海氯鹼化工、北方化學、上海聯景集團等均佔有自己的一席之地,而國外聚氨酯企業包括拜耳巴斯夫、亨斯邁、陶氏化學、GE、科聚亞、德固賽等知名公司也有一定的市場,中國市場的誘惑力更吸引了馬來西亞、印度、日本、韓國等國的客戶和廠商。   近十年來,雖然中國聚氨酯的年均增長率為GDP的兩倍,但中國人均聚氨酯的消費量仍未達到世界平均水平。2004年中國人均MDI的消費量為0.35千克,而世界平均水平為0.51千克。按人均GDP發展和聚氨酯增長率推算,中國聚氨酯產業仍處於快速增長時期。   未來中國聚氨酯工業的發展將主要受五大方面的拉動,即人口總量、汽車工業、建築節能、環保要求的提高以及休閑娛樂業。「十一五」期間中國PU產品消費量,將保持15%的年平均增長率,屆時,中國將是全球最大PU產品製造和消費中心。

施工工藝

適用範圍

  各種設有防護層的屋面防水工程衛生間、地下建築防水工程等。

施工準備

  1.主體材料:   甲組份(預聚體)   乙組份(固化體)   2.施工工具:   
名稱用途名稱用途
電動攪拌機混合甲、乙料用油漆刷刷底膠用
拌料桶混合甲、乙料用滾動刷刷底膠用
小型油漆桶裝混合料用小抹子修補基層用
塑料刮板塗刮混合料用油工鏟刀清理基層用
鐵皮小刮板在複雜部位塗刮混合料墩布清理基層用
橡膠刮板塗刮混合料用50kg磅秤配料稱量用

工藝流程

  基層表面處理→塗聚氨酯底塗料→局部增強→塗刮聚氨酯塗料一、二、三遍→表面保護或修飾

基層要求及處理

  1.防水基層應按設計要求用1∶3 的水泥砂漿抹成1/50 的泛水坡度,其表面要抹平壓光,不允許有凹凸不平、鬆動和起砂掉灰等缺陷存在排水口或地漏部位應低於整個防水層,以便排除積水。有套管的管道部位應高出基層表面20mm 以上。陰陽角部位應做成半徑10mm 的小圓角,以便塗料施工。   2.所有管件、衛生設備、地漏或排水口等必須安裝牢固,接縫嚴密,收頭圓滑,不得有任何鬆動現象。   3.施工時,傳統聚氨酯防水塗料施工時,防水基層應基本呈乾燥狀態,含水率小於9%為宜,其簡單測定方法是將面積為1㎡、厚度為1.5~2.0mm 的橡膠板覆蓋在基層面上,放置2~3 小時,如覆蓋的基層表面無水印,緊貼基層一側的橡膠板又無凝結水印,根據經驗說明其含水率已小於9%, 符合施工要求。西安雨中情防水材料有限責任公司生產的911型聚氨酯塗料無這項要求,只要基層無明水即可施工。   4.施工前,先以鏟刀和掃帚將基層表面的突起物、砂漿疙瘩等異物鏟除,並將塵土雜物徹底清掃乾淨。對陰陽角、管道根部、地漏和排水溝口等部位更應認真清理,如發現有油污、鐵鏽等,要用鋼絲刷、砂紙和有機溶劑等將其徹底清除乾淨。

施工要求

  1.塗布底膠:此工序相當於傳統瀝青防水施工塗刷冷底子油,其目的是隔斷基層潮氣,防止防水塗膜起鼓脫落;加固基層,提高塗膜與基層的粘結強度,防止塗層出現針氣孔等缺陷。我公司建議用聚氨酯底膠作為基層處理。   聚氨酯底膠的配製:將聚氨酯甲料、乙料按比例1:2~3(重量比)配合(其它塗層按產品規格規定比例配合)。當乙料較稠時,可用專用稀釋劑稀釋,切不可用含酸性或含油性稀釋劑稀釋,以免影響原產品質量。在配製時,應先把乙料稀釋攪拌2-3分鐘,如不需稀釋,可直接用甲乙組分配和攪拌5-10分鐘,把攪拌器提起,可見到均勻液體慢慢滑自容器為佳,同時應注意,打開料應立刻蓋嚴,以免凝固報廢,混合料應根據實際用量,即配即用。(注意:991型施工混合時應將甲料倒入乙料中進行攪拌,與911型、851型相反)   2.局部增強:對伸縮縫、控制縫、陰陽角、管道縫等處,可由一層加筋布增強,固化后再進行整體防水施工。   3.第一遍塗層施工:在底膠基本乾燥固化后,用塑料或橡膠刮板均勻塗刮一層塗料,塗刮時要求均勻一致,不可過厚或過薄,塗刮厚度一般為0.8mm左右為宜。開始塗刮時,應根據施工面積大小、形狀和用料,統一考慮施工退路和塗刮順序。   4.第二遍塗層施工:在第一遍塗層基本固化后,再在其表面刮塗第二遍塗層,塗刮方法同第一遍塗層。為了確保防水工程質量,塗刮的方向必須與第一層的塗刮方向垂直。重塗時間的間隔,由施工時的溫度和塗膜固化的程度(以手觸不粘)來確定。   5.在第二遍塗膜固化后,再按上述方法塗刮第三遍塗膜。   6.鋪貼保護層或飾面材:在第三遍塗膜施工完畢又未完全固化時,可在其表面稀撒上少量乾淨的砂粒(直徑不大於2mm),以增加塗膜層與將要覆蓋的水泥砂漿之間的粘結能力。當塗膜固化完全和檢查驗收合格后,即可抹水泥砂漿保護層或粘貼面磚,馬賽克等飾面層。   7.兩布三塗的施工工藝:這種工藝目前市場採用不是很多,這種工藝的操作方法是:按照上述的描述對於基層等的處理是一樣的,在塗刷完第一遍過後,將玻璃絲網格布均勻鋪貼在上面,靠聚氨酯的粘接力將其粘牢,第一遍乾燥后按同樣的方法進行第二遍,待全部乾燥后,最後按照上面的要求塗刷一遍聚氨酯防水塗料。衛生間、廚房及屋面的施工方法一致。需要注意的是玻璃絲網格在鋪貼時要求平整,由於衛生間的空間相對較小,在進行網格布鋪貼時應對其進行前期處理。其他要求同聚氨酯傳統施工工藝要求一致。

注意事項

  1.當塗料粘度過大,不便進行刮塗施工時,可加入少量的專用稀釋劑進行稀釋,以降低粘度, 加入量不得大於乙料的10%。(注:用戶若需稀釋聚氨酯,必須使用本公司配套的稀釋劑。若購買市場二甲苯、汽油等其它稀釋劑,造成的質量問題,本公司概不負責。)   2.氣孔、氣泡:材料攪拌方式及攪拌時間未使材料拌合均勻;施工時應採用功率、轉速不過高的攪拌器。另一個原因是基層處理不潔凈,做塗膜前應仔細清理基層,不得有浮砂和灰塵,基層上更不應有孔隙,塗膜各層出現的氣孔應按工藝要求處理,防止塗膜破壞造成滲漏。   3.起鼓:基層有起皮、起砂、開裂、不乾燥,使塗膜粘結不良;基層施工應認真操作、養護,待基層乾燥后,先塗底層塗料,固化后,再按防水層施工工藝逐層塗刷。   4.塗膜翹邊:防水層的邊沿、分項刷的搭接處,出現同基層剝離翹邊現象。主要原因是基層不潔凈或不乾燥,收頭操作不細緻,密封不好,底層塗料粘結力不強等造成翹邊。故基層要保證潔凈、乾燥,操作要細緻。   5.破損:塗膜防水層分層施工過程中或全部塗膜施工完,未等塗膜固化就上人操作活動,或放置工具材料等,將塗膜碰壞。划傷。施工中應保護塗膜的完整。   6.施工時應注意防火,施工人員應採取防護措施,施工現場要求通風良好,以防溶劑中毒。   7.如發現工料有沉澱現象,應攪拌均勻后再使用,以免影響質量   8.甲、乙兩種材料均為鐵桶包裝,易燃、有毒,貯存時應密封,放在陰涼、乾燥、無強日光直曬的場地。   9.施工溫度宜在5℃以上。

用作鯊魚皮泳衣

  鯊魚皮泳衣是人們根據其外形特徵起的綽號,它的核心技術在於模仿鯊魚的皮膚生物學家發現,鯊魚皮膚表面粗糙的V形皺褶可以大大減少水流的摩擦力,使身體周圍的水流更高效地流過,鯊魚得以快速遊動。快皮的超伸展纖維表面便是完全仿造鯊魚皮膚表面製成的。此外,這款泳衣還充分融合仿生學原理:在接縫處模仿人類的肌腱,為運動員向後划水時提供動力;在布料上模仿人類的皮膚,富有彈性。實驗表明,鯊魚皮的纖維可以減少3% 水的阻力,這在1%秒就能決定勝負的游泳比賽中有著非凡意義。根本原因:「鯊魚皮」使用了能增加浮力的聚氨酯纖維材料。

鯊魚皮泳衣

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