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、合成皮革等。这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

1、生产原理

（1）：ONC—R—NCO + H2O        ONC—RNHCOOH          ONC—R—NH2  + CO2

ONC—R—NCO + R—NH2       ONC—RNHCONHR  

（2）：ONC—R—NCO + HO—R1—OH  + ONC—R—NCO

ONC—R—NH—R1—NH—R—NCO

2、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：

3、各组份作用：

1）、聚醚多元醇：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。构成泡沫体的主体骨架。

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：常用的有：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）、填料：降低成本和提高泡沫强度、耐热性能。

6）、硅油：属于表面活性剂系列。

    4、应用领域：

    1）、垫材：软泡用于家具座椅、沙发，汽车座垫、靠背、扶手，床垫等。

    2）、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。

    3）、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。

    4）、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

    1、分类：

    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。

2、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。

3、弹性体用途

1）、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。

2）、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。

3）、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

1、分类：

                              聚氨酯涂料的分类

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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	常规法	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%	良好	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	不均匀，禁用碱性颜料	0.1—2.0 RH30%	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	很好	防腐涂料、装饰涂料、塑料、皮革用涂料。

2、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、具有优良的电气性能。与其它树脂相溶性良好。装饰与保护性能良好。耐温性能好。

3、工艺简介：

1）、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。

2）：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：

   

3、用途：

1）、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。

2）、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。

3）、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：

1、生产工艺：

      

       主剂的生产工艺：

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：

生产工艺：

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。

1）、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。

2）、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。

3）、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。

3、用途：

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）、鞋底原液：

聚氨酯鞋底原液是一种微孔弹性体，实际上是一种泡沫与弹性体的混合物。一般来说，聚氨酯鞋底原液是双组分（或三组分），A组分是端羟基聚酯多元醇、水、硅油、可能有二元醇扩链剂的混合物。B组分是末端为—NCO的预聚集物，（C组分是催化剂）。

聚氨酯鞋底原液的生产工艺：

A组分的生产：

B组分的生产：