聚氨酯及生产聚氨酯的原料.docx

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聚氨酯及生产聚氨酯的原料

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。

基本信息

　　中文名：

聚氨基甲酸酯；聚氨酯

聚氨基甲酸酯

拼音：

jùānjījiǎsuānzhǐ

　　前言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。

聚氨酯的结构

　　英文名：

polyurethane

研发历史

　　聚氨酯（简称TPU）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、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OttoBayer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1945～1947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。

日本1955年从德国Bayer公司及美国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lO多年发展较快。

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—NHCOO—单元的高分子化合物，该单元由异氰酸基和羟基反应而成，反应式如下：

　　—N=C=O+HOˉ→—NH-COOˉ

　　聚氨酯的发现：

20世纪30年代，德国OttoBayer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。

主要用途

　　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。

生产规模

　　经过60多年的发展，聚氨酯已成为一种重要的合成树脂品种。

世界聚氨酯消耗量1999年估计达7.7Mt，2000年聚氨酯总产量达到8.5Mt。

近年来亚太地区成为世界聚氨酯工业发展最快的地区，而中国又是最具发展潜力的国家。

据估计，1998年聚氨酯制品总产量约为770kt（扣除溶剂后约为555kt），2000年约为920kt，预计到2005年聚氨酯材料需求量将达1.4～1.5Mt

生产技术

　　20世纪40年代，德国Bayer实验室用二异氰酸酯及多元醇

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；1952～1954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

　　目前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.现在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，为目前的高档皮革，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。

聚氨酯涂层剂

　　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

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类。

　　在大分子主链上含有—NHCOO—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。

硬质聚醚型塑料

　　（RigidPolyetherPolyurethaneFoams）

　　理化性质

　　密度：

0.04～0.06g/cm3，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。

软质聚醚型塑料

　　（FlexiblePolyetherPolyurethaneFoams）

　　理化性质

　　密度：

0.03～0.07g/cm3，拉伸强度：

8.83～117kPa，伸长率（%）：

150～300。

弯曲强度：

0.196MPa，导热系数：

0.034～0.041W/（m.K）。

熔点（℃）：

170～190。

　　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（FlexiblePolyesterPolyurethaneFoams）主要用作服装、鞋帽衬里，垫肩和精密仪器的防震包装等。

行业发展

　　纵观世界范围，西方发达国家聚氨酯行业早已进入成熟发展时期，进入创新研究发展阶段；亚洲市场增长迅速，众多跨国化工企业已将业务重点和研发中心纷纷转移至亚洲甚至中国市场；中东地区聚氨酯市场发展尚处起步阶段。

　　总的来说，由于近十几年国民经济的高速发展，中国聚氨酯工业，包括从基本原料到制品和机械设备，已具有相当的规模。

2005年中国聚氨酯产量约300万吨，产值约600亿元，比2001年的122万吨、约200亿元分别增长了146%和200%，产量年均增长率高达25%，产值年均增长率在30%以上。

2005年，中国消费了51万吨MDI、36万吨TDI和88.9万吨聚醚多元醇。

随着聚氨酯的广泛应用，其原料的需求也大幅增长。

　　目前，已有众多中外企业涉足聚氨酯行业，如烟台万华、上海华谊、高桥石化、上海氯碱化工、北方化学、上海联景集团等均占有自己的一席之地，而国外聚氨酯企业包括拜耳、巴斯夫、亨斯迈、陶氏化学、GE、科聚亚、德固赛等知名公司也有一定的市场，中国市场的诱惑力更吸引了马来西亚、印度、日本、韩国等国的客户和厂商。

　　近十年来，虽然中国聚氨酯的年均增长率为GDP的两倍，但中国人均聚氨酯的消费量仍未达到世界平均水平。

2004年中国人均MDI的消费量为0.35千克，而世界平均水平为0.51千克。

按人均GDP发展和聚氨酯增长率推算，中国聚氨酯产业仍处于快速增长时期。

　　未来中国聚氨酯工业的发展将主要受五大方面的拉动，即人口总量、汽车工业、建筑节能、环保要求的提高以及休闲娱乐业。

“十一五”期间中国PU产品消费量，将保持15%的年平均增长率，届时，中国将是全球最大PU产品制造和消费中心。

施工工艺

适用范围

　　各种设有防护层的屋面防水工程，卫生间、地下建筑防水工程等。

施工准备

　　1.主体材料：

　　甲组份（预聚体）

　　乙组份（固化体）

　　2.施工工具：

名称

用途

名称

用途

电动搅拌机

混合甲、乙料用

油漆刷

刷底胶用

拌料桶

混合甲、乙料用

滚动刷

刷底胶用

小型油漆桶

装混合料用

小抹子

修补基层用

塑料刮板

涂刮混合料用

油工铲刀

清理基层用

铁皮小刮板

在复杂部位涂刮混合料

墩布

清理基层用

橡胶刮板

涂刮混合料用

50kg磅秤

配料称量用

工艺流程

　　基层表面处理→涂聚氨酯底涂料→局部增强→涂刮聚氨酯涂料一、二、三遍→表面保护或修饰

基层要求及处理

　　1.防水基层应按设计要求用1∶3的水泥砂浆抹成1/50的泛水坡度，其表面要抹平压光，不允许有凹凸不平、松动和起砂掉灰等缺陷存在。

排水口或地漏部位应低于整个防水层，以便排除积水。

有套管的管道部位应高出基层表面20mm以上。

阴阳角部位应做成半径10mm的小圆角，以便涂料施工。

　　2.所有管件、卫生设备、地漏或排水口等必须安装牢固，接缝严密，收头圆滑，不得有任何松动现象。

　　3.施工时，传统聚氨酯防水涂料施工时，防水基层应基本呈干燥状态，含水率小于9%为宜，其简单测定方法是将面积为1㎡、厚度为1.5～2.0mm的橡胶板覆盖在基层面上，放置2～3小时，如覆盖的基层表面无水印，紧贴基层一侧的橡胶板又无凝结水印，根据经验说明其含水率已小于9%，符合施工要求。

西安雨中情防水材料有限责任公司生产的911型聚氨酯涂料无这项要求，只要基层无明水即可施工。

　　4.施工前，先以铲刀和扫帚将基层表面的突起物、砂浆疙瘩等异物铲除，并将尘土杂物彻底清扫干净。

对阴阳角、管道根部、地漏和排水沟口等部位更应认真清理，如发现有油污、铁锈等