聚氨酯工业期刊点评

聚氨酯polyurethanes聚氨酯材料是目前国际上性能最好的保温材料。主链含—NHCOO—重复结构单元的一类聚合物 。英文缩写PU。由异氰酸酯（单体）与羟基化合物聚合而成。由于含强极性的氨基甲酸酯基，不溶于非极性基团，具有良好的耐油性、韧性、耐磨性、耐老化性和粘合性。用不同原料可制得适应较宽温度范围 （－50～150℃） 的材料 ，包括弹性体、热塑性树脂和热固性树脂。高温下不耐水解，亦不耐碱性介质。常用的单体如甲苯二异氰酸酯、二异氰酸酯二苯甲烷等。多元醇分3类：简单多元醇（乙二醇、丙三醇等） ；含末端羟基的聚酯低聚物，用来制备聚酯型聚氨酯；含末端羟基的聚醚低聚物，用来制备聚醚型聚氨酯。聚合方法随材料性质而不同。合成弹性体时先制备低分子量二元醇，再与过量芳族异氰酸酯反应，生成异氰酸酯为端基的预聚物，再同丁二醇扩链，得到热塑弹性体；若用芳族二胺扩链并进一步交联，得到浇铸型弹性体。预聚物用肼或二元胺扩链，得到弹性纤维；异氰酸酯过量较多的预聚体与催化剂、发泡剂混合，可直接得到硬质泡沫塑料。如将单体、聚醚、水、催化剂等混合，一步反应即可得到软质泡沫塑料。单体与多元醇在溶液中反应，可得到涂料；胶粘剂则以多异氰酸酯单体和低分子量聚酯或聚醚在使用时混合并进行反应。聚氨酯弹性体用作滚筒、传送带、软管、汽车零件、鞋底、合成皮革、电线电缆和医用人工脏器等；软质泡沫体用于车辆、居室 、服装的衬垫 ，硬质泡沫体用作隔热 、吸音、包装、绝缘以及低发泡合成木材，涂料用于高级车辆、家具、木和金属防护，水池水坝和建筑防渗漏材料，以及织物涂层等。胶粘剂对金属、玻璃、陶瓷、皮革、纤维等都有良好的粘着力。此外聚氨酯还可制成乳液、磁性材料等。 一、 日常生活中的应用是：家具业应用 1.沙发、2.床垫、3.粘合剂、4.涂料、5.油漆、6.座椅扶手 家用电器应用 1. 冰箱、冷柜、消毒柜、热水器等、2.电线电缆护套、3.电器绝缘漆、4.洗衣机电子器件与防水灌封胶 建筑业应用 1.建筑墙体保温、2.屋顶防水、3. 密封胶、4.粘合剂、5.内外墙涂料、6.地板漆、7.合成木材、8.防水堵漏剂、9.塑胶地板 交通行业应用 1.汽车内饰件：座椅，扶手，头枕，门内板，仪表盘，方向盘，减震垫；外饰件：保险杠，挡泥板、2.地毯衬里，油漆、3.保温绝缘部件、管路、4.密封垫圈、5.防滑链 制鞋、制革业应用 1.鞋底、2.粘合剂、3.皮革整饰剂、4.人造革、合成革涂层 体育行业的应用 塑胶运动场地（篮球、排球、羽毛球、网球），运动服装（舞蹈服、泳衣、）；运动鞋、滑板车 二、各种聚氨酯材料的具体应用是： 1、PU软泡Flexible PU 垫材——如座椅、沙发、床垫、头枕等，聚氨酯软泡是一种非常理想的垫材材料，垫材也是软泡用量最大的应用领域； 吸音材料——开孔的聚氨酯软泡具有良好的吸声消震功能，可用作室内隔音材料； 织物复合材料——垫肩、文胸海绵、化妆绵；玩具 2、PU硬泡（Rigid PU） 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藏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70%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（密度300~700kg/m3）聚氨酯硬泡或玻璃纤维增强硬泡是一种结构型PU泡沫塑料，又称仿木材，具有强度高、韧性好、结皮致密坚韧、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。 花卉行业——PU花盆、插花泥等 3、PU半硬泡（Semi-rigid PU） 吸能性泡沫体——吸能性泡沫体具有优异的减震、缓冲性能，良好的抗压缩负荷性能及变形复原性能，其最典型的应用是用于制备汽车保险杠； 自结皮泡沫体（Integral Skin Foam）——用于制备汽车方向盘、扶手等功能件和内部饰件。自结皮泡沫制品通常采用反应注射模塑成型（Reaction Injection Moulding，简称RIM）加工技术； 4、聚氨酯弹性体（PU Elastomers） 浇注型聚氨酯弹性体（简称CPU）——是聚氨酯弹性体中应用最广、产量最大的一种； 热塑型聚氨酯弹性体（简称TPU）——热塑型聚氨酯弹性体约占聚氨酯弹性体总量的25%左右； 混炼型聚氨酯弹性体（简称MPU）——占聚氨酯弹性体总量的10%左右。 微孔弹性体——聚氨酯微孔弹性体最典型的应用是用于制鞋。 在矿山等行业的应用——筛板、摇床等 在机械工业方面的应用——胶辊、胶带、密封件等； 在汽车工业方面的应用——轮胎、密封圈、保险杆、减震垫、管道、传动带、减震弹簧等； 在轻工业方面的应用——聚氨酯鞋底料、聚氨酯合成革、聚氨酯纤维； 在建筑工业方面的应用——保温材料、防水材料、铺装材料、灌封材料等。 5、聚氨酯鞋底料（Shoe Sole） 聚氨酯鞋底具有诸多优点：密度低，质地柔软，穿着舒适轻便；尺寸稳定性好，储存寿命长；优异的耐磨性能、耐挠曲性能；优异的减震、防滑性能；较好的耐温性能；良好的耐化学品性能等等。聚氨酯多用于制造高档皮鞋、运动鞋、旅游鞋等。 6、聚氨酯浆料 分为湿法和干法两大类，是一种高分子的溶液体系，外观透明或微浊，固体分含量大约（30-35）%，也就是说其中的（65-70）%是溶剂，简单的说1吨浆料中含有（650-700）公斤的溶剂，对于干法来说就是含有这么多的甲苯和丁酮，甲苯用量大些，因为甲苯的溶解性能较好，对于湿法来说就是含有650-700公斤的纯DMF，因此对于浆料来讲，像甲苯、DMF的价格的变动很大程度上影响了浆料的成本，原因很简单用量所占比重大。 聚氨酯浆料用作涂层制备聚氨酯合成革、人造革。聚氨酯合成革具有光泽柔和、自然，手感柔软，真皮感强的外观，具有与基材粘接性能优异、抗磨损、耐挠曲、抗老化、抗霉菌性好等优异的机械性能，同时还具备耐寒性好、透气、可洗涤、加工方便、价格优廉等优点，是天然皮革的最为理想的替代品，广泛应用于服装、制鞋、箱包、家具、体育等行业。凡是真皮应用的领域，它都可替代，而且还可应用于真皮无法应用的领域，真皮的行情很容易受动物（牛、羊、猪等）行情和疾病（如疯牛病）的影响。 干法聚氨酯浆料——在应用的过程中，靠加热蒸发将浆料中的溶剂蒸发掉，溶剂大都是用甲苯、丁酮，蒸发掉的溶剂无法回收，不仅污染环境，而且还造成了不必要的浪费。 湿法聚氨酯浆料——由于加工过程采用的是将DMF用水抽提（原因是DMF与水有无限的溶解性），比较环保，而且生产出的合成革具有良好的透湿、透气性能，手感柔软、丰满、轻盈，更富于天然皮革的风格和外观，因此发展速度极为惊人。 7、聚氨酯纤维（Spandex，简称氨纶） 氨纶的优异性能：突出的高回弹性，氨纶的高回弹性是目前所有弹性纤维都无法比拟的，它的断裂伸长率大于400%，最高可达800%，即使在300%拉伸形变时，回弹回复率仍在95%以上；优异的抗张强度、抗撕裂强度；耐候、耐紫外线照射能力强；耐化学品、耐洗涤；与染料的亲和性好。 氨纶莱卡已被广泛应用于纺织品中，是一种高附加值的新型纺织材料，其使用形式主要有四种：裸丝、包芯纱、包覆纱、合捻线。如丝袜、泳衣、舞蹈衣、纯棉包覆丝、服装等，在传统纺织品中，只需加入不到5%数量的氨纶，就可以使传统织物的档次大为提高，显示出柔软、舒适、美观、高雅的风格。 8、聚氨酯涂料（PU Coatings） 聚氨酯涂料的应用领域主要有：车辆涂装、船舶、木材、建筑物涂装、防腐涂装、飞机、塑料、橡胶、皮革的表面涂装等等。 水性聚氨酯涂料——以水为主要介质，具有低VOC含量、低或无环境污染、施工方便等特点，是溶剂型涂料的主要替代品之一。已在许多领域得到广泛的应用，如：（1）木器漆及木地板漆；（2）纸张涂层；（3）建筑涂料；（4）皮革涂层；（5）织物涂层，等等。 9、聚氨酯胶粘剂（PU Adhesives） 聚氨酯胶粘剂中含有很强极性和化学活泼性的-NCO-（异氰酸根）、-NHCOO-（氨基甲酸酯基团），与含有活泼氢的基材，如泡沫、塑料、木材、皮革、织物、纸张、陶瓷等多孔材料，以及金属、玻璃、橡胶、塑料等表面光洁的材料都有优良的化学粘接力； 具备优异的抗剪切强度和抗冲击特性，适用于各种结构性粘合领域，并具备优异的柔韧特性； 聚氨酯胶粘粘剂具备优异的橡胶特性，能适应不同热膨胀系数基材的粘合，它在基材之间形成具有软-硬过渡层，不仅粘接力强，同时还具有优异的缓冲、减震功能； 聚氨酯胶粘剂的低温和超低温性能超过所有其他类型的胶粘剂； 水性聚氨酯胶粘剂——水性聚氨酯胶粘剂具有低VOC含量、低或无环境污染、不燃等特点，是聚氨酯胶粘剂的重点发展方向。 10、聚氨酯密封胶（PU Sealants） 密封胶是用来填充空隙（孔洞、接头、接缝等）的材料，兼备粘接和密封两大功能。聚氨酯密封胶与硅酮密封胶、聚硫密封胶构成了目前高档密封胶的三大品种。 聚氨酯密封胶广泛用于土木建筑、交通运输等行业： 在建筑方面的应用——门窗、玻璃等的填充密封； 在土木方面的应用——高速公路、桥梁、飞机跑道等的嵌缝密封； 在汽车方面的应用——车窗（主要是风挡玻璃）的装配密封。 聚氨酯密封胶具有诸多优良特性，包括：（1）性能可调范围宽、适应性强（2）耐磨性能好；（3）机械强度大；（4）粘接性能好；（5）弹性好，具有优良的复原性，可用于动态接缝；（6）低温柔性好；（7）耐候性好，使用寿命长达15~20年；（8）耐油性好；（9）耐生物老化；（10）价格适中。我们通常意义上所说的TDI、MDI、AA等产品应该是属于聚氨酯原料，而不能称为聚氨酯产品。聚氨酯原料主要包括：异氰酸酯、聚酯多元醇（由多元醇和多元酸反应生成，常用的多元酸有己二酸，常用多元醇有1，2丁二醇、乙二醇等）、聚醚多元醇（常用的有PPG、POP、PTMEG等）、溶剂（常用的有DMF、TOL、MEK等）、扩链剂（常用的有BDO），以及各种助剂。目前，世界聚氨酯总需求量为800多万吨，其中美国约270万吨，欧洲约250万吨，亚太地区约230万吨。目前全球聚氨酯泡沫塑料的需求年均增长率一直保持在7%左右，其中南亚地区的增长速度还高于此数。预计2005年，世界聚氨酯泡沫的总需求量将超过1000万吨，亚太地区聚氨酯工业将与欧美成三足鼎立之势，中国和日本在这一地区的产量和需求量最大。2001年我国聚氨酯产品的产量已达到100万吨左右。“九五”期间年均增长速度保持在10%以上，预计2005年消费量将达到140万吨。

聚氨酯的应用和开发进展分析 聚氨酯（PU）树脂是由异氰酸酯与多元醇反应制成的一种具有氨基甲酸酯链段重复结构单元的聚合物。PU制品分为泡沫制品和非泡沫制品两大类。泡沫制品有软质、硬质、半硬质泡沫；非泡沫制品包括涂料、胶粘剂、合成革、弹性体和弹性纤维（氨纶）等。聚氨酯材料性能优异，用途广泛，制品种类多，其中尤以聚氨酯泡沫塑料的用途最为广泛。 目前，世界聚氨酯每年的总需求量为700多万吨，其中美国约250万吨，欧洲约220万吨，亚太地区约200万吨。据聚氨酯工业联合会分析，北美（美国和加拿大）2000年聚氨酯需求量比上年增长％，美国为250万吨，加拿大为万吨，墨西哥为126万吨。其中，弹性聚氨酯泡沫占聚氨酯需求量40％，其余为：硬性聚氨醋泡沫占％，涂料占％，弹性体占4％。 目前全球聚氨酯泡沫塑料的需求年均增长率一直保持在7％左右。其中南亚地区的增长速度还高于此数。美国和欧洲聚氨酯泡沫塑料均以软泡为主，分别占60％和57％，硬泡则分别占40％和43％。预计2005年，世界聚氨酯泡沫的总需求量将超过1000万吨，亚太地区聚氨酯工业将与欧美成三足鼎立之势，中国和日本在这一地区的产量和需求量最大。美国的软泡聚氨醋应用以家具业为主，占40％；其次是运输业，占23％。美国硬泡聚氨酯在建筑业的应用占55％，制冷设备占％，工业绝热设备占％，包装和运输业分别占％和％。另外，聚异氰脲酸酯泡沫塑料具有较好的阻燃性能，在建筑业得到广泛应用。 近年来，随着氟里昂替代技术的发展，国际上聚氨酯泡沫塑料用的表面活性剂产品结构也发生了很大变化。由于在软泡聚氨酯发泡过程中，液态二氧化碳几乎瞬间就会转化成气体，因此要求表面活性剂具有很强的成核能力，否则很难制得泡孔结构优良的产品。德国金施密特公司（Gold－Schmidt）和美国威特科公司（ Witco）的表面活性剂产品均适用于液态二氧化碳发泡制软泡聚氨酯产品。试验结果表明，以环戊烷/异成烷混合物（质量比为80:20）发泡生成的硬泡聚氨酯制品的性能较好。目前环戊烷类发泡剂在欧美己得到广泛应用。日本还开发了一项技术，可将环戊烷发泡的硬泡聚氨酯的绝热性能提高10％。另外，一般硬泡聚氨酯长期使用的温度最高为150℃，而Elastogran公司开发的一种聚异氰脲酸酯硬泡塑料，其短期使用温度可达500℃，国外宇航部门正在用其作宇宙飞船燃料贮罐绝热应用试验。美国霍尼韦尔（Honeywell）性能聚合物和化学品公司开发了用干硬泡聚氨酯塑料的第三代发泡剂HFC－245fa，可应用于聚氨酯绝热泡沫、喷涂泡沫等，具有不损耗大气层臭氧的优点。现已进行半商业化的大规模生产，并于去年11月提交美国环保局申请获得新化学物质认可，以便列入有毒物质控制法案（TSCA）目录。在美国吉斯玛的商业化装置于今年中期启动。 中国石化天津分公司研究院也开发和生产了用于软质聚氨酯泡沫塑料的泡沫稳定剂（匀泡剂），并计划投资2000万元建设1000吨/年的软泡匀泡剂。该产品是有机硅－聚氧化烯烃共聚物，是聚氨酯软泡的重要助剂。该软泡匀泡剂附加值较高，据称其原料成本约2万元/吨左右，加上其他成本，总生产成本不超过万元／吨，而目前进口聚氨酯软泡匀泡剂售价为5万元/吨。 近年来世界液晶聚氨酯研究比较活跃，主要集中于原料的选择、工艺路线的优化及物性改善等方面。液晶聚氨酯是由刚性致介基因和柔性间隔基团连接而成，是一种在溶体状态下有液晶性能的聚氨酯弹性体。该材料具有良好的机械、热稳定、高弹性、高延伸性能及良好的加工性能。液晶聚氨酯弹性体的合成采取一步或二步聚会的方法加工成型，工艺多样，挤出、注射模塑、涂覆均可。 丸红公司和合成革生产商KoatsuCloth公司联合工业化生产了水基聚氨酯树脂。据称该原料生产的合成革具有密度均匀、强度优异的性能，并能降低生产过程中的能耗。普通聚氨酯合成革为溶剂型，对人体和环境有潜在危害性，由其涂布于织物上制得合成革，需要一个聚合过程，能耗也大。两家公司开发的上述产品可应用于服装、鞋类、家庭用品、家具及汽车运输设备。上海翔雄科技公司也开发了一种水性聚氨酯树脂。该产品具有优越的不变黄性、耐水性，适合于各种纤维加工，各种水性树脂可与之以任意比例稀释而相容，可用干涂花、印花用装料，可添加于水性涂料，防止涂层的开裂，增加光泽及润滑感，用于真皮和PU革的光亮剂、防雨布、伞面的涂层等。 生产环境友好的产品是清洁生产大环境的组成内容。欧洲技术公司开发成功用于涂料和替代环氧聚氨酯的非异氰酸酯聚氨酯（NIPU）。它不是由有害的异氰酸酯前身物生产，使用异氰酸酯聚氨酯对环境有不利影响，而NIPU中不含有害物质。NIPU比常规聚氨酯还有更好的机械性能和耐化学性能。NIPU由交联的环化碳酸酯和胺低聚物生产。第一套50吨/年装置已于2001年在以色列兴建。 目前，汽车和家电产品的废泡沫塑料回收已越来越受到人们的重视。国外汽车生产商己提出，2002年前使用30％的回收废泡沫塑料。 美国Argonne国家实验室及其合作者已开发成功一项低成本回收技术，并建成一套试验装置。其生产过程是先除去汽车垃圾中的金属杂质，然后将废泡沫塑料进行清洗、粉碎、干燥，最后用粘合剂将这些废泡沫塑料粘在一起，即可用于生产地毯衬垫及其他垫材。据估算，建一套年生产能力为1000吨的工厂，需投资70万美元，全部投资估计可在两年内收回。 东芝公司开发了冰箱隔热材料聚氨酯泡沫塑料的连续化学回收法（化学分解法）。使用具有压缩、加热及混合三种功能的挤出机，以乙二醇胺为分解剂，将粒碎成smm大小的废旧聚氨酯树脂分解成一部分具有氨基甲酸酯键的低聚物和多元醇为主体的低聚物。将这种分解物与新鲜多元醇和异氰酸酯混合（分解物约占20％），可生产性能良好的再生聚氨酯泡沫塑料。用这种完全回收工艺可连续进行生产，不产生废物，该技术已向实用化发展。其设备使用籍助螺杆的旋转连续地进行压缩、混合及加热的挤出机，注入二乙醇胺连续分解废旧聚氨酯，可高速地得到分解物。聚氨酯树脂的混合比例在80％以上时，间歇法处理需要45分钟，而连续法仅用3分钟便可分解。分解物具有透明性，粘度也比间歇法低很多。据分析，分解物中有68％为含氨基甲酸酯基因的低聚物，另有28％为聚醚多元醇为主体的低聚物。有关聚氨酯树脂的再生，采用在低聚物分解物中加入纯的多元醇和异氰酸酯成分，高速搅拌制得聚氨酯树脂。当混合比例低于20％时，便成为强度比纯材料高的发泡体。这种再生工艺的特征是，除可高速连续处理外，因分解到进入聚合物内，不产生副产物，也不需要分解物的分离和精制。《中国化工报》

五大好处：1.新型与特殊的聚亚氨酯合成材料、抗拉强度极高。 2.增加了30%聚亚安酯含量，延长了使用寿命。 3.钢制底板与聚亚安酯间的高强度粘结。 4.倒圆角的高强度履带板螺栓提供长久的连接。5.细牙螺纹确保了可靠的连接。

聚氨酯是水箱保温材质，现在水箱一般都用聚氨酯整体发泡，效果好。

一，聚氨酯的优点：

（1）硬度范围宽。

（2）强度高。

（3）性能的可调节范围大。多项物理机械性能指标均可通过对原材料的选择和配方的调整，在一定范围内变化，从而满足用户对制品性能的不同要求 。

（4）耐磨。有“耐磨橡胶”的佳称。

（5）耐油。聚酯型聚氨酯弹性体的耐油性不低于丁腈橡胶，与聚硫橡胶相当。

（6）耐臭氧性能优良。

（7）吸震、抗辐射和耐透气性能好。

（8）加工方式多样，适用性广泛。

二， 聚氨酯的缺点：

（1）内生热大，耐高温性能一般，特别是耐湿热性能不好。正常使用温度范围是-40~120℃使用。若需在高频振荡条件或高温条件下长期作用，则必须在结构设计或配方上采取相应改性措施。

（2）不耐强极性溶剂和强酸碱介质。在一定温度下，醇、酸、酮会使聚氨酯弹性体溶胀和降解，氯仿、二氯甲烷、二甲基甲酰胺、三氯乙烯等溶剂在常温下就会使聚氨酯弹性体溶胀。

PU-材料供需群 241350611 PU-高回弹 231550157 PU-软泡 240974896 PU-硬泡 240973832 新建行业交流群，全部新建，望从事聚氨酯行业的朋友积极加入交流探讨……