再生PU材料

2023年4月20日发(作者：边框100种画法)

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。聚氨酯制品可分为

泡沫制品和非泡沫制品两大类，而泡沫制品有软质、硬质、

半硬质之分，非泡沫制品则包括涂料、胶粘剂、弹性体和弹

性纤维(氨纶)等。聚氨酯材料性能优异，用途广泛，其各种

不同的制品可以用于众多领域。

（1）聚氨酯泡沫塑料。聚氨酯泡沫具有轻质、回弹性和

耐久性优良、密度和硬度可调节、耐冲击、隔热性能好等特

性，同时具有易进行裁剪、穿孔、粘合加工等性能。

软质聚氨酯泡沫塑料，简称聚氨酯软泡，是一种具有一定

弹性的柔软性聚氨酯泡沫塑料。聚氨酯软泡是聚氨酯制品中

用量最大的一种聚氨酯产品。聚氨酯软泡多为开孔结构，具

有密度低、弹性回复好、吸音、透气、保温等性能，主要用

作家具垫材、床垫、交通工具座椅坐垫等垫材，工业和民用

上也把软泡用作过滤材料、隔音材料、防震材料、装饰材料、

包装材料及隔热材料等。按软硬程度，即耐负荷性能的不同，

聚氨酯软泡可以分为普通软泡、超柔软泡、高承载软泡、高

回弹软泡等，其中高回弹软泡、高承载软泡一般用于制造座

垫、床垫。按生产工艺的不同，聚氨酯软泡又可分为块状软

泡和模塑软泡，块状软泡是通过连续法工艺生产出人体积泡

沫再切割成所需形状的泡沫制品，模塑软泡是通过间隙法工

艺直接将原料混合后注入模具发泡成所需形状的泡沫制品。

聚氨酯软泡的主要用途包括：垫材，如座椅、沙发、床垫等，

聚氨酯是一种非常理想的垫材材料，也是软泡用量最大的应

用领域。

硬质聚氨酯泡沫塑料，简称聚氨酯硬泡，在聚氨酯制品中

的用量仅次于聚氨酯软泡。聚氨酯硬泡多为闭孔结构，具有

绝热效果好、重量轻、比强度大、施工方便等优良特性，同

时还具有隔音、防震、电绝缘、耐热、耐寒、耐溶剂等特点，

广泛用于冰箱、冰柜的箱体绝热层、冷库、冷藏车等绝热材

料，建筑物、储罐及管道保温材料，少量用于非绝热场合，

如仿木材、包装材料等。一般而言，较低密度的聚氨酯硬泡

主要用作隔热(保温)材料，较高密度的聚氨酯硬泡可用作结

构材料(仿木材)。聚氨酯硬泡的主要用途有：食品等行业冷

冻冷藏设备，如冰箱、冰柜、冷库、冷藏车等各种冷藏设备；

工业设备保温，如储罐、管道的保温等；建筑材料；交通运

输业；仿木材；灌封材料等等。

（2）非泡沫聚氨酯制品。非泡沫制品的应用范围则按制

品种类而异。聚氨酯涂料是以聚氨酯树脂为基料，以颜料、

填料等为辅助材料的涂料。在聚氨酯涂层中，除了含有大量

的氨酯键外，还有脲键、酯键、醚键、酰胺键等，这些特殊

的键结构赋予涂层优异的粘接性、耐磨性、柔韧性、回弹性、

耐化学腐蚀性、耐溶剂性、光泽性等，从而集装饰性与保护

性于一体。聚氨酯涂料的应用领域十分广泛，主要包括以下

几个方面：飞机、船舶、车辆的表面涂装；木材、塑料、橡

胶、皮革的表面涂装；建筑物涂装；防腐涂装，以及其他一

些要求较高的表面涂装。

聚氨酯弹性体又称聚氨酯橡胶，是在分子链中含有较多异

氰酸酯基团的弹性体聚合物材料，其结构特点使其具有优异

的耐磨性，以"耐磨橡胶"著称。聚氨酯弹性体与金属材料相

比具有重量轻、噪音低、耐损耗、加工费用低及耐腐蚀等优

点；与塑料相比则具有不发脆、弹性记忆、耐磨等优点；与

橡胶相比具有耐磨、耐撕裂、高承载性、透明或半透明、耐

臭氧，可灌封、可浇注、硬度范围广等优点。由于聚氨酯弹

性体具有非常良好的综合性能，因此应用领域十分广泛，几

乎遍及工业、农业、医疗、国防等各个方面：在矿山、冶金

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

纤维等；在建筑工业方面的应用-防水材、铺装材以及灌封材

等。

聚氨酯胶粘剂是分子链中含有氨酯基(-NHCOO-)和／或

异氰酸酯基(-NCO-)的胶粘剂。与其他胶粘剂相比，聚氨酯胶

粘剂具有以下特点：聚氨酯胶粘剂中含有很强极性和化学活

泼性的-NCO-、-NHCOO-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；聚氨酯胶粘剂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；在高温、高

湿环境下，易水解而降低粘接强度。

浇注发泡成型的催化剂以胺类催化剂为主

,可采用延迟性胺类催化剂延长乳白时间,满足

对模具的填充要求,这类催化剂可提高原料体系的流动性,但不影响其固化性.异氰酸

酯指数稍大于100,如105. 浇注发泡成型过程中,原料温度与环境温度直接影响泡沫

塑料制品的质量.环境温度以20～30℃为宜,原料温度可控制在20～30℃或稍高一些.

温度过高或过低都不易得到高质量的制品.对船舶,车辆等大型制品现场浇注成型,难

以控制环境温度,则可适当控制原料温度并调节催化剂用量. 79—

对模具的要求是结构合理,拆装方便,重量轻,耐一定压力,并且内表面还要有较好的

光洁度.同时还要根据模具的大小和不同的形状,在合适的位置钻多个排气孔.制造模

具的材质一般是铝合金,有时也用钢模.模具温度的高低直接影响反应热移走的速度.

模温低,发泡倍率小,制品密度大,表皮厚;模温高则相反.为制得高质量的泡沫塑料制

品,一般将模温控制在40～50℃范围.料温和模温较低时,化学反应进行缓慢,泡沫固

化时间长;温度高,则固化时间短. 在注入模具内发泡时,应在脱模前将模具与制品一

起放在较高温度环境下熟化,让化学反应进行完全.若过早脱模,则熟化不充分,泡沫会

变形.原料品种与制件形状尺寸不同,所需的熟化时间和温度也不同.一般模塑泡沫在

模具中需固化10min后才能脱模. 由于混合时间短,混合效率是需重视的因素.手工浇

注发泡,搅拌器应有足够的功率和转速.混合得均匀,泡沫孔细而均匀,质量好;混合不

好,泡孔粗而不均匀,甚至在局部范围内出现化学组成不符合配方要求的现象,大大影

响制品质量.

块状硬质泡沫塑料指尺寸较大的硬泡块坯

,一般可用间隙式浇注或用连续发泡机生产.块

状硬泡切割后制成一定形状的制品.模塑硬泡一般指在模具中直接浇注成型的硬泡

制品. 块状硬泡的生产方法和连续法块状软泡及箱式发泡软泡相似.

原料中可加入一定量的固体粉状或糊状填料. 块状硬泡在模具顶上常装有一定重量

的浮动盖板.反应物料量按模具体积和所需泡沫塑料密度计算,另加3%～5%比较合

适.这种情况下,泡沫上升受到浮动盖板限制,结构更为均匀,各向异性程度减小.也可

用自由发泡生产块状硬泡,即在没有顶盖的箱体内发泡,泡沫密度由配方决定.小体积

(体积小于0.5 m3,厚度不大于10cm)聚氨酯硬泡生产配方及工艺目前已经成熟,国内

普遍采用.大体积块状硬泡发泡工艺难度较大,国内生产厂家少.在大体积聚氨酯硬泡

生产中,应注意防止泡沫内部产生的热量积聚而引起烧芯.一般需控制原料中的水分,

不用水发泡以减少热量的产生,尽量采用物理发泡剂以吸收反应热,降低发泡原料的

料温. 间隙式箱式发泡和模塑发泡,发泡过程大致是这样的:多元醇,发泡剂,催化剂等

原料精确计量后置于一容器中预混合均匀,加入异氰酸酯后立即充分混合均匀,具有

流动性的反应物料注入模具,经化学反应并发泡成型.箱式块状发泡工艺的优点是投

资少,灵活性大.一个模具每小时一般可生产两块硬泡.

缺点是原料损耗大,劳动生产率低. 模塑发泡是在有一定强度的密闭模具(如密闭的

箱体)内发泡,密度由配方用量和设定的模具体积来决定.一般用于生产一些小型硬泡

制品,如整皮硬泡,结构硬泡等.模塑发泡的模具要求能承受一定的模内压力.原料的过

填充量根据要求的密度及整皮质量而定.

大体积块状泡沫一般需用发泡机混合与浇注物料.高,低压发泡机均可.机械发泡,发

泡料的乳白时间远比搅拌式混合的短.因此,生产大块泡沫塑料,最好选用大输出量发

泡机. 连续法生产块状硬泡的过程与块状软泡的相似,所用发泡机,其原理和外观也

与生产软泡的机器相似.如Planibloc平顶发泡装置也适用于生产块状硬泡.

浇注发泡是聚氨酯硬泡常用的成型方法

,即就是将各种原料混合均匀后,注入模具

或制件的空腔内发泡成型.

聚氨酯硬泡的浇注成型可采用手工发泡或机械发泡,机械发泡可采用间歇法及连续

法发泡方式. 机械浇注发泡的原理和手工发泡的相似,差别在于手工发泡是将各种原

料依次称入容器中,搅拌混合;而机械浇注发泡则是由计量泵按配方比例连续将原料

输入发泡机的混合室快速混合.硬泡浇注方式适用于生产块状硬泡,硬泡模塑制品,在

制件的空腔内填充泡沫,以及其它的现场浇注泡沫。