聚氨酯维基百科,自由的百科全书

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链接来改善这篇条目。 聚氨酯英语:Polyurethane缩写为PU是指主链中含有氨基甲酸

酯特征单元的一类高分子。这种高分子材料广泛用于黏合剂涂层低速轮胎垫圈车垫

等工业领域。在日常生活领域聚氨酯被用来制造各种泡沫和塑料海绵。聚氨酯还被

用于制造避孕套对橡胶避孕套过敏的人适用和医用器材。 目录 隐藏 1研究开发的

历史2合成 2.1原材料 2.1.1异氰酸酯2.1.2多元醇2.1.3扩链剂和交联剂2.1.4催化剂

2.1.5表面活性剂3性质 3.1化学性质3.2物理性质4生产与应用5回收 编辑研究开发的

历史 聚氨酯的研究开发最初是由OttoBayer和他的同事合作于1937年在德国勒沃库

森的实验室开始的。他们通过实验应用加成聚合原理利用液态异氰酸酯和

液态聚醚或二醇聚酯生成一种有别于当时已发现的聚烯烃和缩聚生成塑料的新型塑

料---聚氨酯。新的单体混合物也不同于WallaceCarothers已取得的对于聚酯的专利。

起初应用仅限于纤维和软质泡沫。随后其发展受二次世界大战影响期间PU只小范围

用于航空座椅直到1952年异氰酸酯才开始可以通过商业途径购买到。1954年开始使

用甲苯二异氰酸酯TDI和聚脂多元醇生产用于商业用图的软质聚氨酯泡沫。这种泡

沫起初被发明者称作仿制的瑞士奶酪的发明归功于把水加入到反应体系当中这些物

质也用来生产硬质泡沫粘胶和弹性体。线性纤维是由六亚甲基二异氰酸酯HDI和14-

丁二醇BDO反应生成的。 第一种商业生产的聚醚多元醇聚四亚甲基醚乙二醇是由

杜邦于1956年用四氢呋喃聚合生成的。BASF和陶氏在随后的1957年推出比较便宜

的聚烷烃二元醇.这些聚醚多元醇表现出了技术和商业上的优势如:低成本易处理优

异的水解稳定性而且在制备聚氨酯时可以快速取代聚酯多元醇。其他的PU推进者还

有UnionCarbide和MobayCorporation一家Monsanto/Bayer合资创办的公司。1960年软

质聚氨酯泡沫的产量达到四万五千吨。经过十多年的发展随着氯氟烷烃鼓泡剂的出

现便宜的聚醚多元醇和二苯基甲烷二异氰酸酯MDI的出现推动了硬质聚氨酯泡沫在

高性能的隔热材料的运用。基于聚合MDIPMDI的硬质聚氨酯泡沫比基于TDI的材料

有更好的热稳定性和燃烧性能。 1967年氨基甲酸乙酯改性的聚异氰酸酯硬质泡沫被

生产出来了生产出来的低密度隔热材料显示出更好的热稳定性和阻燃性。也是在60

年代汽车的内部安全组件如仪表盘和门的面板开始使用热塑性塑料回填半硬质泡沫

制成。 在1969年BayerAG在德国的杜塞尔多夫展出了一辆全塑料车。汽车的有些部

件是利用一种叫做RIM反应注塑成型的新工艺制造而成。RIM技术是用高压注入液

态组分然后快速注入反应组分至模腔内。大的部件如汽车仪表盘和面板也可以用同

样的方法注塑成型。聚氨酯的RIM包括许多不同的产品和工艺。利用二元氨链增长

剂和氨基甲酸、异氰酸酯和聚脲的三聚工艺加入添加剂如研磨过的玻璃、云母加工

过的纤维等就是所谓的RRIM。可以改善弯曲模量和热稳定性。1983年美国利用这

种技术生产出来汽车塑料车身。在模穴内预先加入玻璃纤维可以进一步改善弯曲模

量这就是所谓的SRIM或叫结构RIM。 从二十世纪80年代初水吹微孔柔性聚氨酯泡

沫被用于汽车面板和轮胎密封空气过滤器的模型垫圈。此后由于能源价格上升、以

及减少PVC在汽车中使用的要求日增聚氨酯的市场份额不断增加。昂贵的原料价格

因部件重量的减轻如金属盖和过滤器外壳的减少而得到补偿。高填充的聚氨酯弹性

体和未填充的聚氨酯泡沫现在被用于高温油过滤器当中。 生产聚氨酯泡沫包括泡沫

橡胶时要往反应混合物中加入少量挥发性物质叫做鼓泡剂。这些简单的物质赋予聚

氨酯优异的隔热性能。20世纪90年代初为了减少对臭氧层的影响蒙特利尔协议限制

使用部分含氯的鼓泡剂。如三氯氟甲烷CFC-11。其它的卤代烷如氯氟烃11-二氯1-

氟乙烷HCFC-141b被1994年的IPPC温室气体指令和1997年的欧盟有机挥发性气体

指令列为逐渐被淘汰的物质。到90年代末期虽然还有部分发展中国家使用含卤鼓泡

剂北美和欧洲已越来越多地使用二氧化碳、戊烷1112-四氟乙烷HFC-134a、11133-

五氟丙烷HFC-245fa作为鼓泡剂。 基于已有的聚氨酯喷涂技术和聚醚氨化学理论聚

氨酯的喷涂弹性材料在二十世纪九十年代得到迅猛的发展。它们的快速反应和对潮

湿相对不敏感的特性使得它们成为大面积项目的涂装的首选涂料。如次级安全外壳

人孔和通道涂层罐的内衬。经过适当的打底和表面处理后对混凝土和钢有很好的粘

结力。在相同时期新的双组分聚氨酯和聚氨酯聚脲共混弹性体技术被运用于现场施

工的负载床衬垫.这种对小卡车和其它运载货箱的涂装技术创造出一种耐用耐摩擦

的复合金属材料。热塑性塑料内衬弥补了金属在易腐蚀和脆性方面的缺陷。 编辑合

成 聚氨酯是指具有氨基甲酸酯结构的高分子材料生产反应见下图: 聚氨酯属于反

应型高分子材料同类的塑料还包括:环氧树脂、不饱和聚酯、酚醛塑料。其中的氨基

甲酸酯基团是由异氰酸酯官能团-NCO和羟基-OH反应生成的。聚氨酯是由聚亚氨脂

和多元醇在催化剂和其它助剂存在下加成聚合反应而生成。既然这样聚亚氨酯是一

个含有两个以上异氰酸官能团R-NCOn≥2的分子而多元醇是一个含有两个以上羟基

官能团R-OHn≥2的分子.反应产物是包含有氨基甲酸酯基-RNHCOOR-的聚合物.异

氰酸酯会和任何含有活泼氢离子的分子发生反应。更重要的是异氰酸酯会和水反应

生成脲键并放出二氧化碳。它们还会和聚醚胺反应生成聚脲。商业制造时液态异氰

酸酯和包含多元醇、催化剂和其它助剂的混合物反应生成聚氨酯。这两种组分即通

常所指的聚氨酯配方体系。北美称异氰酸酯为A组分或叫quotISOquot。多元醇和其

它助剂的混合物被称为B组分或叫quotPOLYquot这种混合物有时也被称作树脂或树

脂混合物。在欧洲A组分和B组分正好相反。树脂混合的助剂可以包括链增长剂、交

联剂、表面活性剂、阻燃剂、发泡剂、颜料和填料。 聚氨酯中第一个必不可少的的

组分是异氰酸酯。含有两个异氰酸酯官能团的分子叫二异氰酸酯。这些分子也被称

作单体因为他们是用来生成含有三个以上异氰酸酯官能团的聚合异氰酸酯。异氰酸

酯可以分成芳香族的如二苯甲烷二异氰酸酯MDI或甲苯二异氰酸酯TDI还有脂肪族

的如六亚甲基二异氰酸酯HDI或异佛尔酮二异氰酸酯IPDI.聚合的异氰酸酯如聚合二

苯基甲烷二异氰酸酯它是由含有二、三、四或更多异氰酸酯官能团平均2.7个官能团

的分子混合组成的。异氰酸酯可以通过和多元醇反应生成一种预聚物。当异氰酸酯

和羟基官能团的化学当量比率大于2:1时生成一种准预聚物当其当量比率等于2:1时

生成真正的聚合物。异氰酸酯的比较重要的性质包括分子结构、NCO含量功能特性

和粘度。 聚氨酯中另一个必不可少的的组分是多元醇。含有两个羟基官能团的分子

叫做二元醇含有三个羟基官能团的分子叫做三元醇依此类推。在生产实践中多元醇

被分为短链或低分子量链增长剂和交联剂如乙二醇EG14-丁二醇BDO二乙基乙二醇

DEG甘油和三羟甲基丙烷TMP.多元醇是一种特殊的聚合物。是由氧化丙烯PO、氧

化乙烯EO、催化加成到含有羟基或胺基的有机物上或由二元酸如脂肪酸和二元醇如

乙二醇或二丙醇DPG缩聚而成。POEO加成而制得的多元醇为聚醚多元醇。通过缩