聚氨酯基本常识Word格式文档下载.docx
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与水反应：
R—NCO+H2O——RNHCOOH——R—NH2+CO2
R—NCO+R—NH2——RNHCONHR
（三）原料简介：
Ø
己二酸（AA）：
物理性质：
白色晶体或结晶粉末，略有酸味，微溶于水、环己烷，溶于丙酮、乙醇、乙醚。
不溶于苯、石油醚。
熔点152℃，沸点330.5℃（760mmHg），比重1.360（20/4℃），闪点196℃。
用途：
AA主要用于生产尼龙（纤维和树脂），约占总生量的70%以上，聚氨酯行业中AA的用量只约
20%，余下的用于增塑剂、造纸、药物等方面生产。
在PU行业中，AA用于生产PU革用树脂、鞋底原液、弹性体、胶粘剂和油漆等方面。
二苯基甲烷-4,4’-二异氰酸酯（MDI）：
白色到微黄色结晶体（或粉末）。
溶于丙酮、苯、甲苯、氯苯、硝基苯、煤油、乙酸乙酯等，比重1.197（70℃），凝固点38-39℃，沸点190℃（5mmHg）。
MDI只用于聚氨酯行业中，其应用范围是：
弹性体、纤维、革用树脂、鞋底原液、胶粘剂和油漆等方面。
多亚甲基多苯基多异氰酸酯（PAPI）：
棕色粘稠液体，溶于丙酮、苯、甲苯、氯苯、硝基苯、煤油、乙酸乙酯等，比重1.23（25℃）。
在PU行业中，PAPI主要用于生产硬泡，此外还可用于胶粘剂、铺装材料等。
甲苯二异氰酸酯（TDI）：
物理性质
无色至淡黄色液体，有强烈刺激性气味。
可溶于醚、丙酮、苯、四氯化碳、氯等。
与水、醇及胺等反应，比重1.2244（20/4℃），熔点19.5-21.5℃，沸点251℃（760mmHg）。
TDI的主要用途是生产PU泡沫，约占TDI总量的80%以上。
此外还用于胶粘剂、弹性体、油漆、固化剂等方面。
N,N-二甲基甲酰胺（DMF）：
无色透明液体，有氨气味，溶于水、乙醇、乙醚、氯仿等大多数有机溶剂，微溶于苯。
溶解能力强，被称为万能有机溶剂。
比重0.9445g/cm3（25/4℃），熔点-61℃，沸点153℃，折射率为1.4269。
DMF主要用于革用树脂的合成和PU皮革生产加工方面，约占总量的90%以上，余下的用于医药和分析方面。
1，4—丁二醇（BDO）：
无色粘稠油状液体，味苦，有吸湿性，无气味。
可溶于水、甲醇、乙醇和丙酮，微溶于乙醚，不易挥发。
比重为1.016g/cm3（20/4℃），凝固点为20.9℃，沸点为228℃，折射率为1.4446（25℃）。
用于制造聚酯多元醇、不饱和树脂、药物、染料、化妆品及油漆等。
四：
多元醇简介：
一）：
聚酯多元醇
分类：
聚酯多元醇的种类繁多，根据其结构来分可分为三大类：
聚酯多元醇类（主要是己二酸系列），聚ε—己内酯类，聚碳酸酯类。
聚酯多元醇是由二元酸与二元醇或三元醇经酯化、缩聚成一定分子量的端羟基高聚物。
聚ε—己内酯类是ε—己内酯在催化剂（有机钛类、辛酸亚锡）存在下，由起始剂（二醇或二胺）开环聚合成线性的端羟基或端胺基高聚物。
聚碳酸酯类是1，6—己二醇与二苯基碳酸酯经酯交换、缩聚而成的聚碳酸己二醇酯二醇。
聚酯多元醇生产工艺：
聚酯多元醇主要品种：
见表1：
表1：
常见的聚酯多元醇
聚酯多元醇名称
代号
状态
聚己二酸乙二醇酯二醇
PEA
白色蜡状固体
聚己二酸乙二醇—丙二醇酯二醇
PEPA
聚己二酸二乙二醇酯二醇
PDA
浅黄色粘稠液体
聚己二酸乙二醇二乙二醇酯二醇
PEDA
白色或浅黄色油状物
聚己二酸1，4—丁二醇酯二醇
PBA
聚己二酸乙二醇—1，4—丁二醇酯二醇
PEBA
浅黄色油状物
聚己二酸1，2—丙二醇酯二醇
PPA
聚己二酸新二醇—1，6—己二醇酯二醇
PNHA
浅黄色油状物或白色蜡状固体
聚己二酸蓖麻油酯二醇
PCA
聚ε—己内酯二醇
PCL
白色蜡状固体或浅色油状物
聚碳酸—1，6—己二醇酯二醇
PHC
浅色蜡状固体
二）：
聚醚多元醇：
聚醚多元醇品种很多，根据其特性来分可分为四大类：
第一类：
普通氧化丙烯为基的聚醚多元醇。
第二类：
特种氧化丙烯为基的聚醚多元醇。
第三类：
四氢呋喃为基的聚醚多元醇。
第四类：
丁二烯为基的聚醚多元醇。
聚醚多元醇生产原料：
聚醚多元醇的生产原料只有三种：
第一种：
含氧的环化物：
主要有：
环氧乙烷、环氧丙烷、四氢呋喃等。
第二种：
含活泼氢的起始物：
乙二醇、丙三醇、季四醇、乙二胺、芳胺等。
第三种：
离子型催化剂：
KOH、NaOH、FeCl3、AlCl3、BF3等
主要的聚醚多元醇品种：
见表2：
表2：
主要的聚醚多元醇品种
聚醚多元醇名称
用途
聚氧化丙烯二醇
泡沫塑料、胶粘剂、铺装材料
聚氧化丙烯三醇
聚氧化丙烯—蓖麻油多元醇
耐水解弹性体、胶粘剂
聚氧化丙烯四醇
硬泡
聚氧化丙烯五醇
耐高温硬泡
聚氧化丙烯六醇
聚氧化丙烯八醇
高活性聚醚多元醇
高回弹、自结皮、RIM注射弹性体
填充聚醚多元醇
高承载、高模量、高弹性泡沫塑料
端胺基聚醚多元醇
快速模注弹性体、喷涂弹性体
阻燃聚醚多元醇
阻燃泡沫塑料
聚四氢呋喃二醇
弹性体、氨纶
四氢呋喃—氧化丙烯共聚二醇
胶粘剂、弹性体
聚丁二烯二醇
二、聚氨酯制品的生产和用途概述
聚氨酯用途很广，涉及的产品有：
泡沫塑料、弹性体、涂料、胶粘剂、纤维、合成皮革和铺装材料等。
这些些制品广泛应用于工、农业，运输、建筑以及日常生活用品等行业中。
下面简单概述一下聚氨酯的有关用途。
（一）泡沫塑料：
生产原理：
（1）：
ONC—R—NCO+H2OONC—RNHCOOHONC—R—NH2+CO2
ONC—R—NCO+R—NH2ONC—RNHCONHR
（2）：
ONC—R—NCO+HO—R1—OH+ONC—R—NCO
ONC—R—NH—R1—NH—R—NCO
生产工艺：
按聚氨酯泡沫的生产工艺，可分为一步法、预聚体法（两步法）两种；
按生产机械的种类，可分为间歇法、连续法两种。
常见的箱式发泡是间歇式一步法。
其生产流程如下：
各组份作用：
1）：
是泡沫塑料的主要原料之一，与异氰酸酯反应，生成氨基甲酸酯，使分子链增长形成
聚氨酯。
构成泡沫体的主体骨架。
2）：
TDI（T—80：
是泡沫塑料的主要原料之一，其作用有：
第一：
与异氰酸酯反应，生成氨基甲酸酯，使分子链增长形成聚氨酯。
第二：
与水反应，放出CO2，形成泡沫塑料中泡孔。
第三：
过量的—NCO与脲、氨基甲酸酯中的活泼氢反应，生成缩二脲和脲基甲酸酯，使聚合物分子
链接连起来，形成聚合物网络结构，起交联作用，赋予泡沫体强度。
3）：
发泡剂：
发泡剂有两类：
水和物理发泡剂。
水：
与异氰酸酯反应，生成脲基甲酸酯，形成泡沫体的主体骨架之一。
同时反应中放出的CO2，形成泡沫塑料中泡孔。
物理发泡剂：
F11（三氯一氟甲烷），二氯甲烷等。
其作用是：
其一：
起发泡作用；
其二是带走热量或减少放热量，防止泡沫烧心或燃烧。
4）：
催化剂：
用来调整和平衡在泡沫形成过程中，发生的发泡和聚合凝胶两种反应速率。
以克服泡沫中的各种问题。
同时为了加快反应速度，缩短生产时间。
5）：
硅油：
属于表面活性剂系列。
其作用有三：
其一：
有助各种原料混合均匀。
其二：
稳定泡孔，防止泡沫塌泡。
其三：
控制泡孔大小和均匀度。
6）：
填料：
降低成本和提高泡沫强度、耐热性能。
4：
应用领域：
垫材：
软泡用于家具座椅、沙发，汽车座垫、靠背、扶手，床垫等。
软泡可用作隔音材料、鞋内衬等织物复合材料、玩具、过滤材料和高档仪器的包装材料等方面。
硬泡可用于冰霜、冷藏方面的绝热材料，工业管道、贮罐的保温材料，以及汽车的车门板、行李箱盖、发动机盖板等。
硬泡在建筑方面可用作楼顶层的防水、隔热材料，组合活动建筑。
同时还能作为具有车、锯、刨功能的仿木材料。
（二）弹性体：
从制造工艺来分，聚氨酯弹性体可分为浇注型、热塑性、混炼型三大类。
浇注型聚氨酯弹性体是通过浇注工艺，由液体树脂浇注并反应成型的一类聚氨酯弹性体。
热塑性聚氨酯弹性体是由低聚物多元醇软段与二异氰酸酯—扩链剂硬段构成的线性嵌段共聚物。
混炼型聚氨酯弹性体是先合成贮存稳定的固体生胶，再经过混炼机加工，制成热固性网状分子结构的聚氨酯弹性体。
浇注型聚氨酯弹性体的生产工艺：
浇注型聚氨酯弹性体的生产工艺有三种：
一步法、预聚体法、半预聚体法。
其中一步法和预聚体法比较常用，是TDI—MOCA体系。
半预聚体法不很常用，是MDI—BDO体系。
下面简单概述一下预聚体法、半预聚体法的生产工艺：
一步法：
长链二元醇
二异氰酸酯
扩链剂
催化剂
二步法：
多元醇
3．热塑性聚氨酯弹性体（TPU）的生产工艺：
TPU的生产工艺很多，但最常用的双螺杆连续化生产工艺。
弹性体用途
聚氨酯弹性体可用于矿山中各种设备的管道、弯头、内衬、筛板（筛网）和传送运输带等。
聚氨酯弹性体可用于造纸、纺织、印染、印刷等各种胶辊，也可用于矿山中各种车辆上的实心轮胎。
聚氨酯弹性体可用于汽车行业中的仪表板、车身板、保险杠以及其它零部件，此外还可用于模具内衬、各种物料的软硬管、鞋底鞋材以及医用各种材料等。
（三）涂料：
表3：
聚氨酯涂料的分类
类型
固化方式
NCO%
颜料分散性
干燥时间/h
耐磨性
主要用途
单
组分
氨酯油
氧化聚合
0
常规法
0.4—4.0
一般
装饰漆、船舶漆、防锈漆、木器漆
封闭型
加热
0.5（150Cº
以下）
良好
绝缘漆、烘烤漆
湿固化型
空气中的湿气。
小于15
不均匀，禁用碱性颜料
0.2—8.0
RH30%
木材、铜材、塑料等防腐涂料
双组分
催化固化型
催化剂+预聚体
5—10
0.1—2.0
很好
防腐涂料、耐磨涂料
多羟基固化型（NCO/OH）
—NCO+—OH
反应交联
6—12
多羟基组分与颜料研磨成浆
2—16
防腐涂料、装饰涂料、塑料、皮革用涂料。
特性：
涂膜耐耐磨与粘附力强。
涂膜防腐性能优良。
施工温度范围广。
涂料配方可调范围广。
一
具有优良的电气性能。
与其它树脂相溶性良好。
7）：
装饰与保护性能良好。
8）：
耐温性能好。
工艺简介：
单组分涂料生产工艺：
氨酯型、封闭型、湿气固化型等单组分涂料的生产，其工艺基本相同，主要是配方不同。
双组分涂料生产工艺：
在双组分聚氨酯涂料中，甲组分为末端带—NCO的预聚物，乙组分为末端带—OH的多元醇。
其中
乙组分的生产工艺与聚酯多元醇的生产工艺基本相同。
甲组分为多异氰酸酯组分，主要有三类：
加成物，缩二脲，异氰酸酯三聚体。
其中以加成物为主，
其它两类为辅。
下面为TDI—TMP加成物的生产工艺图：
除了上述几种涂料外，较常见的还有聚氨酯沥青涂料、粉末涂料和水性聚氨酯涂料三种。
聚氨酯涂料用于飞机涂装、船舶水下防腐涂装、水上保色涂装以及车辆表面涂装。
聚氨酯涂料用于建筑物外墙涂刷、地面或木制地板涂刷。
也可用于电器、仪表和机床等到方面涂装。
聚氨酯涂料用于作家具等到木器漆，也可用于塑料、橡胶、皮革表面涂装。
（四）胶粘剂：
聚氨酯胶粘剂的种类繁多，根据其使用方式来分，可分为：
单组分胶粘剂和双组分胶粘剂；
根
据其使用范畴来分：
通用型、食品包装、鞋用胶粘剂、热熔胶、压敏型、密封胶等种类。
粘结力强，宜用范围广。
配方的可调范围广。
操作方便，固化方式可调。
固化方式单一，无副反应产生，因此不易使粘合层产生缺陷。
相溶性良好，易扩散，易渗透。
粘合内应力小，具有良好的耐疲劳性能，适合软、硬材质粘接。
低温性能良好。
具有良好的耐磨、耐水、耐油、耐溶剂、耐化学药品、耐菌等性能。
聚氨酯胶粘剂的种类繁多，但其生产工艺流程与涂料或革用树脂的生产工艺流程基本相同。
各类聚氨酯胶粘剂简介：
多异氰酸酯胶粘剂：
多异氰酸酯胶粘剂是由多异氰酸酯单体或其低分子衍生物组成的胶粘剂。
属于反应型胶粘剂
粘接能力好，特别适合于金属与橡胶、纤维等粘接。
常见的三种：
三苯基甲烷—4，4，4—三异氰酸酯胶粘剂（TTI），硫代磷酸三（4—异氰酸酯基苯
酯）胶粘剂（TPTI），四异氰酸酯胶粘剂。
通用型聚氨酯胶粘剂：
通用型聚氨酯胶粘剂一般是双组份，其中甲组分是溶剂型端羟基聚氨酯树脂，乙组分是TDI—
TMP加成物为固化剂（末端是—NCO基）。
此类胶粘剂用于绝缘材料、包装材料、复合膜、多孔材料等方面的粘接。
食品包装型聚氨酯胶粘剂：
此类聚氨酯胶粘剂一般是双组分的，其甲、乙两组分与通用型相似。
但对胶粘剂有一些特殊
要求，即能耐热、耐寒、耐油、耐酸、耐药品、阻气、透明等性能。
尤其是要求能耐水煮或蒸煮
其剥离强度变化很小。
此类聚氨酯胶粘剂用于复合薄膜（食品包装之用）。
鞋用聚氨酯胶粘剂：
此类胶粘剂是溶剂型的PU树脂或改性的PU树脂与固化剂搭配使用。
此类胶粘剂要求初粘力
大，胶粘层柔软，耐溶剂性好，能适应PU、PVC、EVA、橡胶等到各种不同的材质。
鞋用聚氨酯胶粘剂用于鞋材粘接。
聚氨酯热熔胶：
此类胶粘剂是无溶剂型的单组分胶粘剂。
在室温下是固体，加热到一定温度就熔化成粘稠
液体，冷却到室温又变成固体，且有很强的粘接作用。
此类胶粘剂的特点是粘合速度快、无毒、操作简单，同时具有良好的柔软性和粘合强度。
此类胶粘剂适用于书籍无线装订、包装封口、纺织等方面。
聚氨酯压敏胶：
此类胶粘剂是单组分的，在制备过程中不使用溶剂，避免了溶剂的污染和回收问题。
此类胶粘剂具有优秀的粘接性、保持性、稳定性、以及耐热性，同时能用于水下粘接。
聚氨酯密封胶：
此类胶粘剂是以—NCO与活性氢化合物反应而固化为基础，用来填充空隙（孔洞、接头、接
缝等）的材料。
在密封胶的制备过程中，原料脱水是最关键的操作。
聚氨酯密封胶的生产工艺：
异氰酸酯
主剂的生产工艺：
固化剂的生产工艺：
腔作势
注意：
主剂是由聚醚多元醇与多异氰酸酯反应得到的端—NCO预聚体。
固化剂是聚醚多元醇、多元胺、填料、抗氧化剂、催化剂等组成的端—OH混合物。
五：
聚氨酯弹性纤维：
弹性原理：
聚氨酯弹性纤维是嵌段聚氨酯，是由低聚物二元醇、二异氰酸酯以及低分子的二官能活性氢扩链剂反应而成。
其弹性性能来自构成的软段与硬段的两种形态。
软段在常温下处于高弹态，在应力的作用下它能很容易发生形变，从而赋予纤维容易被拉长的特征。
硬段含多种极性基团，结晶性强，且能产生分子链间的横向交联，在在应力的作用下它基本上不发生形变，为软段的伸长和回弹提供必要的结点，从而赋予纤维一定的强度。
聚氨酯弹性纤维的生产分三步：
嵌段聚氨酯树脂的制备；
纺丝工艺；
纤维后加工。
嵌段聚氨酯树脂的制备：
嵌段聚氨酯树脂的制备是分两步的：
第一步是合成预聚物，第二步是再经扩链成树脂。
纺丝工艺：
有四种方法：
干法纺丝、湿法纺丝、化学反应纺丝、熔融纺丝。
但最常用的是干法纺丝法。
纤维后加工：
主要是改变纤维表面，通过添加一些石蜡、硅油等表面活性剂，降低其表面粘性。
聚氨酯弹性纤维用于紧身衣、运动衣、游泳衣、护腿袜、外科用绷带等。
六：
铺装材料：
聚氨酯铺装材料的种类很多，包括铺地材料、防水材料、灌注材料等。
其中铺地材料是用于运动场地与地板的铺设，防水材料是用于建筑物楼顶的防水隔热，灌注材料是用于建筑、煤矿、铁道、石油开采、水利电力以及地质钻探等部门的堵水、防水、加固、补强以及防腐等。
聚氨酯铺地材料：
聚氨酯铺地材料—运动场地用的胶面层浆料是双组分的：
甲组分：
含羟基聚醚多元醇和色浆。
乙组分：
端—NCO基的TMP加成物。
需用的原材料：
聚醚多元醇、二异氰酸酯、填料、胶粒、防老剂、催化剂。
聚氨酯防水材料：
聚氨酯防水材料主要是双组分的。
其中主剂的组成是聚醚多元醇混合物，变化不大；
但固化剂的组成变化较多。
因此根据固化剂组成来分类：
聚氨酯灌注材料：
聚氨酯灌注材料是由末端含—NCO基的聚氨酯预聚物为主体加上溶剂、催化剂、缓凝剂、表面活性剂、增塑剂以及改性剂等组成。
七：
革用树脂与人造革：
革用树脂：
革用树脂属于溶剂型的热塑性聚氨酯弹性体，因此其生产工艺与热塑性聚氨酯弹性体的生产工艺基本相同。
下面简介一下革用树脂的种类和性能：
树脂分类：
革用树脂一般分为三大类：
干式一液型（面料）树脂，干式二液型（底料）树脂和湿式树脂。
干式一液型（面料）树脂：
此类树脂涂布于离型纸上，经干燥、定型，然后将离型纸上的花纹转写于皮革面层。
此类树脂常与色粉或其它助剂混和使用，以便生产出各种色彩鲜艳、不同手感、花纹各异的皮革。
2）；
干式二液型（底料）树脂：
此类树脂涂布于已干燥定型的面料树脂上，然后与基布或Base革贴合，起粘合剂作用。
在使用过程中，常与固化剂（或称架桥剂）和催化剂（或称促进剂）配合使用，以便在较短时间内获得较佳的剥离强度。
湿式树脂：
在基布上经涂刮或浸渍此类树脂，然后在水中凝固、水洗、挤压、干燥等一系列的工序，获得具有透气、耐磨、回弹性佳的Base革。
湿式树脂通常与一些表面活性剂、色浆、填料以及DMF溶剂等混合使用，以便获得加工更方便、性能更优异的Base革。
树脂结构、性能比较：
为了明确上述三种树脂在结构上、加工性能上存在哪些差异，下面从其合成时所需的原料、异氰酸酯类、溶剂体系等比较。
见下表
表4：
树脂结构和性能比较
干式一液型树脂
干式二液型树脂
湿式树脂
原材料种类
AA，BG，EG，
NPG，等
AA，BG，EG，DEG，等
AA，BG，EG，DEG等
异氰酸酯种类
MDI
TDI，MDI
溶剂种类
DMF，MEK，TOL
DMF
加工性能
展色性，与色粉相溶性，手感等
剥离强度
成肌性，回弹性，平坦性，手感等。
两个基本概念：
固含量：
也称固形份或固成份。
指树脂中的非挥发性物质百分含量。
100%模量：
是指在一定的牵引速率下，当试片的长度被拉长一倍时，单位截面积所承受的拉伸力。
根据树脂的100%模量不同，选择不同的树脂生产手感不同、用途各异的皮革产品。
见下表：
表5：
革用树脂用途表：
树脂100%模量（0。
1Mpa）范围
手感
20以下——50
柔软
服装
50——120
中硬
箱包
120——200以上
高硬
鞋类
PU人造革：
湿式加工工艺：
干式加工工艺：
加工流程举例：
Base革生产流程：
配料配方：
见表6
表6：
含浸和涂刮配料表
名称
涂刮配料
含浸配料
100
色浆
适量
木质粉
0—30
——
助剂
DMF
60—100
200—350
NV%
18—25
6—8
粘度（cps/25℃
3000—8000
30—80
工艺流程：
干式生产流程：
表7：
干式面料配料表
数量
干式一
升级会员 