聚氨酯化学与工艺弹性体..ppt
《聚氨酯化学与工艺弹性体..ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《聚氨酯化学与工艺弹性体..ppt(49页珍藏版)》请在三一办公上搜索。
1、聚氨酯化学与工艺,Chap.5 聚氨酯弹性体5.1 性能特点及其分类5.2弹性体原料及原料对性能的影响5.3浇注型聚氨酯弹性体(CPU)5.4热塑型聚氨酯弹性体(TPU)5.5混炼型聚氨酯弹性体(MPU)5.6聚氨酯弹性体的应用,返回主页,目的和要求,聚氨酯弹性体的性能特点及其分类,了解制备弹性体原料及原料对性能的影响,熟悉浇注型聚氨酯弹性体(CPU)、热塑型聚氨酯弹性体(TPU)、混炼型聚氨酯弹性体(MPU)的合成及加工方法,了解聚氨酯弹性体的应用,5.1 性能特点及其分类,5.1.1性能特点 聚氨酯弹性体(PU elastomer)又称聚氨酯橡胶,是一类在分子链中含有较多氨基甲酸酯基团(N
2、HCOO)的弹性体聚合物材料。通常以低聚物多元醇、多异氰酸酯、扩链剂/交联剂及少量助剂为原料制得。,从分子结构上看,聚氨酯弹性体是一种嵌段聚合物,一般由低聚物多元醇柔性长链构成软段,以二异氰酸酯及扩链剂构成硬段,硬段和软段交替排列,形成重复结构单元。除含有氨酯基团外,聚氨酯分子内及分子间可形成氢键,软段和硬段可形成微相区并产生微观相分离。这些结构特点使得聚氨酯弹性体具有优异的耐磨性和韧性,以“耐磨橡胶”著称。,聚氨酯弹性体具有优良的综合性能,模量介于一般橡胶和塑料之间。它具有以下的特性:1、较高的强度和弹性,可在较宽的硬度范围内(邵氏A10邵氏D75)保持较高的弹性;一般无需增塑剂可达到所需的
3、低硬度,因而无增塑剂迁移带来的问题;2、在相同硬度下,比其它弹性体承载能力高;3、优异的耐磨性,其耐磨性是天然橡胶的210倍;,4、耐油脂及耐化学品性优良;芳香族聚氨酯耐辐射;耐氧性和耐臭氧性能优良;5、抗冲击性高、耐疲劳性及抗震动性好,适于高频挠屈应用;6、低温柔顺性好;7、普通聚氨酯不能在100 以上使用,但采用特殊的配方可耐140 高温;8、模塑和加工成本相对较低。,金属材料相比,聚氨酯弹性体制品具有重量轻、噪音低、耐损耗、加工费用低及耐腐蚀等优点;与塑料相比,聚氨酯弹性体具有不发脆、弹性记忆、耐磨等优点。与橡胶相比,聚氨酯弹性体具有耐磨、耐切割、耐撕裂、高承载性、透明或半透明、耐臭氧、
4、可灌封、可浇注、硬度范围广等优点。聚氨酯弹性体加工方法多样,新技术新品种不断涌现,其应用前景将十分广阔。,5.1.2基本分类1、按低聚物多元醇原料分,聚氨酯弹性体可分为聚酯型、聚醚型、聚烯烃型、聚碳酸酯型等,聚醚型中根据具体品种又可分聚四氢呋喃型、聚氧化丙烯型等;2、根据二异氰酸酯的不同,可分为脂肪族和芳香族弹性体,又细分为TDI型、MDI型、IPDI型、NDI型等类型。常规聚氨酯弹性体以聚酯型、聚醚型、TDI型及MDI型为主。,3、扩链剂主要有二元醇和二元胺两类。二元胺扩链得到的聚氨酯弹性体严格地讲是聚氨酯脲弹性体。4、从制造工艺分,传统上把聚氨酯弹性体分为浇注型(CPU)、热塑性(TPU)
5、、混炼型(MPU)三大类,都可采用预聚法和一步法合成。,一些新工艺的制品已超越某些传统类型,如反应注射成型(RIM)工艺生产实心及微孔聚氨酯弹性体已成为一个重要的类别。另外,还有溶液涂覆及溶液浇注成型,也是聚氨酯弹性体的一个重要类型。主要用于生产合成革。喷涂成型也是近十年来国内外发展较快的一种新技术。,分类及加工,PUR加工成型分类表,5.2弹性体原料及其对性能的影响,5.2.1原料5.2.1.1低聚物多元醇 聚氨酯弹性体所用的低聚物多元醇原料有聚酯多元醇、聚醚多元醇、聚烯烃多元醇等品种。(1)聚酯多元醇 聚酯分子中含有较多的极性酯基(COO),可形成效强的分子内氢键,因而聚酯型聚氨酯具有较高
6、的强度、耐磨及耐油性能。用于制备聚氨酯弹性体的聚酯以相对分子质量为10003000的已二酸系脂肪族聚酯二醇为主。,(2)聚醚多元醇 弹性体常用的聚醚多元醇种类有聚四氢呋喃二醇、聚氧化丙烯二醇(PPG)、四氢呋喃氧化丙烯氧化乙烯的二元或三元共聚醚二醇(如聚四氢呋喃氧化丙烯二醇)等。聚醚多元醇制得的弹性体具有较好的水解稳定性、耐候性,低温柔顺性和耐霉菌性等性能。,(3)聚烯烃多元醇 以端羟基丁二烯(HTPB)、端羟基聚丁二烯-丙烯腈(HTBH)、端羟基异戊二烯(HTPI)为基础的聚氨酯具有优异的耐水解性、电绝缘性、低温柔性、气密及水密性能,可用于聚氨酯弹性体密封件、胶辊、电子元件灌封胶等领域。以H
7、TPI、HTPB等与二异氰酸酯制成的端官能团预聚体具有类似于天然橡胶主链结构,是名副其实的液体橡胶、经过适当的扩链或交联反应制得弹性体材料。,(4)其它低聚物多元醇 低官能度的聚丙烯酸酯多元醇制得的弹性体具有良好的耐水和耐紫外光性能。精制蓖麻油是一种含烯键的植物油多元醇,制得的弹性体耐水解、成本低,但强度不高。还有苯乙烯及丙烯腈接枝聚醚多元醇、接枝聚酯多元醇、聚脲改性聚醚多元醇等。,5.2.1.2二异氰酸酯及多异氰酸酯 用于聚氨酯弹性体的多异氰酸酯以二异氰酸酯为主,有甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)及1,5-萘二异氰酸酯(NDI)、四甲基二
8、异氰酸酯(TMXDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、对苯基二异氰酸酯(PPDI)、二亚甲基苯基二异氰酸酯(XDI)等。以TDI和MDI最常用。,(1)甲苯二异氰酸酯 TDI-100和TDI-80在聚氨酯弹性体生产中用量较大。(2)二苯甲烷二异氰酸酯 MDI的蒸气压低,毒性小,对称性又好,制得的弹性体强度一般比TDI基弹性体高。常用的4,4-MDI常温下为固体。浇注工艺中一般采用改性MDI,尤以液化MDI使用最为广泛。,(3)特种二异氰酸酯 一些小品种二异氰酸酯也在特殊场合下用于合成聚氨酯弹性体。结构对称的PPDI及环已烷-l,4-二异氰酸酯(CHDI)合成的弹性体具有较高的机械强度和耐热性。
9、NDI基聚氨酯弹性体具有较高的耐疲劳性能,特别是机械性能、动态性能、永久变形性能及耐油性能极优,用于特殊汽车部件等场合。IPDI、HDI制得的弹性体具有不黄变的特点,可用于某些耐黄变弹性体。,5.2.1.3扩链剂及交联剂 用于聚氨酯弹性体的扩链剂比较多,通常分为二元胺类和醇类。(1)二胺类扩链剂 浇注型聚氨酯弹性体工艺中普遍使用二胺扩链剂。芳香族二胺的反应活性低,使得浇注工艺具有良好的可操作性。浇注型聚氨酯中常用的、用量最大的是3,3二氯-4,4-二苯基甲烷二胺(亚甲基双邻氯苯胺,MOCA,国外又称MBCA和MBOCA)。E-300及E-100,(2)醇类扩链剂和交联剂 二元醇扩链剂品种有乙二
10、醇、丙二醇、1,4丁二醇、1,4二(2-羟乙基)对苯二酚又称对苯二酚二羟乙基醚、双(-羟乙基)醚氢醌,简称HQEE、2-甲基-1,3、丙二醇(MPD)、N,N-(2-羟丙基)苯胺(BHPA)等。聚氧乙烯苯胺醚二醇可用于MDI系浇注弹性体的扩链剂。,5.2.1.4其它原料(1)填料 为了降低聚氨酯弹性体成本、减小固化收缩率、热膨胀系数及耐热性能,可加入填料。填料的种类很多,通常可分为无机填料和有机填料两大类。,(2)水解稳定剂 聚酯型聚氨酯弹性体的酯基长期与水接触或在湿热环境下容易发生水解,在这些环境下使用的弹性体必须加入水解稳定剂。碳化二亚胺类化合物是重要的水解稳定剂,德国Bayer公司生产的
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 聚氨酯 化学 工艺 弹性体
链接地址:https://www.31ppt.com/p-2217472.html