1、目的和要求目的和要求聚氨酯彈性體的性能特點及其分類，了解制備聚氨酯彈性體的性能特點及其分類，了解制備彈性體原料及原料對性能的影響，熟悉澆注型聚氨酯彈彈性體原料及原料對性能的影響，熟悉澆注型聚氨酯彈性體（性體（CPU）、熱塑型聚氨酯彈性體（）、熱塑型聚氨酯彈性體（TPU）、混煉型聚氨酯彈性體（）、混煉型聚氨酯彈性體（MPU）的合成及加工方法，了解聚）的合成及加工方法，了解聚氨酯彈性體的應用氨酯彈性體的應用第1頁/共80頁半預聚物法半預聚物法1.概述概述 半預聚物法與預聚體法的半預聚物法與預聚體法的區別區別是將部分聚酯多是將部分聚酯多元醇或聚醚多元醇跟擴鏈劑、催化劑等以混合物元醇或聚醚多元醇跟擴鏈

2、劑、催化劑等以混合物的形式添加到預聚物中。也就是說，的形式添加到預聚物中。也就是說，配方中的配方中的低聚物多元醇分兩部分，一部分與過量二異氰酸低聚物多元醇分兩部分，一部分與過量二異氰酸酯反應合成預聚體，另一部分與擴鏈劑混合，在酯反應合成預聚體，另一部分與擴鏈劑混合，在澆注時加入。澆注時加入。 生成的生成的預聚體中游離預聚體中游離NCO質量分質量分數較高，一般為數較高，一般為0.120.15(12%15%)，故常，故常把這種預聚體稱作把這種預聚體稱作“半預聚體半預聚體(quasi-prepolymer)”。第2頁/共80頁半預聚體法的半預聚體法的特點特點是：是： 預聚體組分預聚體組分粘度低粘度低

3、，可以調節到與固化劑混合組分的，可以調節到與固化劑混合組分的粘度相近粘度相近， 配比也相近（即混合質量比可為配比也相近（即混合質量比可為1:11:1），），這不但提高了混合的均勻性，而且也改這不但提高了混合的均勻性，而且也改善了彈性體的某些性能。善了彈性體的某些性能。第3頁/共80頁 半預聚體法多用于半預聚體法多用于MDI型澆注彈性體的生產型澆注彈性體的生產，這是因為，這是因為MDI預聚體粘度較大，預聚體粘度較大，制成半預聚體可降低粘度，同時，亦可使常用的二醇擴鏈劑與制成半預聚體可降低粘度，同時，亦可使常用的二醇擴鏈劑與MDI的粘度和用量相的粘度和用量相匹配。并且匹配。并且MDI澆注體系中，存

4、在在預聚體中的過量的澆注體系中，存在在預聚體中的過量的MDI氣味小，對操作人員毒氣味小，對操作人員毒害小。半預聚體法還適于反應注射成型工藝使用。害小。半預聚體法還適于反應注射成型工藝使用。第4頁/共80頁 一般說來，半預聚體法雖不及由預聚體制得彈性體性能好，但一般說來，半預聚體法雖不及由預聚體制得彈性體性能好，但半預聚體法有其半預聚體法有其工藝上的優點：工藝上的優點：如兩組分粘度較低，易混合均勻；如兩組分粘度較低，易混合均勻；在多數情況下，合成性能不同的一系列產品時，半預聚體可以通用，只需對另一組在多數情況下，合成性能不同的一系列產品時，半預聚體可以通用，只需對另一組分（擴鏈劑和低聚物多元醇）

5、的配方進行適當的調整即可，可大大縮短生產和加工分（擴鏈劑和低聚物多元醇）的配方進行適當的調整即可，可大大縮短生產和加工周期。周期。第5頁/共80頁聚合物多元醇、擴鏈劑100120，0.67kPa，脫水，60120min，加入催化劑多元醇(A)組分降溫到6080異氰酸酯計量合成預聚物802，時間90120min抽真空，溫度802；真空：0.67Kpa；時間：30-60分鐘聚合物多元醇脫水，溫度100120，真空0.67kPa，時間60120min異氰酸酯(B)組分計量計量混 合模具預熱80110第6頁/共80頁澆 注模具內一次硫化，3060min，100120模具清理涂脫模劑脫 模二次硫化100

6、，1624h產 品半預聚物法工藝流程半預聚物法工藝流程第7頁/共80頁2 半預聚物法原料組分的計算方法及舉例半預聚物法原料組分的計算方法及舉例2.1 制備半預聚軸時異氰酸酯投料量的計算制備半預聚軸時異氰酸酯投料量的計算 不同分子量的聚合多元醇所需二異氰酸酯的不同分子量的聚合多元醇所需二異氰酸酯的用量可按下式計算。用量可按下式計算。%42%iiOHnconcomXmNWNCOX420048.2iiOHTDImXmNWX對TDI第8頁/共80頁其中：其中：Wnco應加的異氰酸酯的質量；應加的異氰酸酯的質量；mi某一聚合多元醇的質量；某一聚合多元醇的質量；混合聚合多元醇的總質量；混合聚合多元醇的總質

7、量；某一聚合多元醇的當量；某一聚合多元醇的當量；混合聚合多元醇的總當量數；混合聚合多元醇的總當量數；X%半預聚物中異氰酸根的質量分數；半預聚物中異氰酸根的質量分數；48.2%TDI的游離的游離NCO基團的質量分數；基團的質量分數；42NCO基團的當量基團的當量imOHNiOHmN第9頁/共80頁2.2 混合擴鏈時的計算混合擴鏈時的計算 將上述半預聚物稱為將上述半預聚物稱為A組分組分，則補加的聚合多元醇、，則補加的聚合多元醇、擴鏈劑與各種助劑的混合物稱為擴鏈劑與各種助劑的混合物稱為B組分組分。B組分中的計算組分中的計算又分為補加聚合多元醇的計算和擴鏈體系的計算。又分為補加聚合多元醇的計算和擴鏈體

8、系的計算。補加聚合多元醇的計算補加聚合多元醇的計算 由于補加的聚合多元醇是與擴鏈劑組成一個組分和由于補加的聚合多元醇是與擴鏈劑組成一個組分和半預聚物混合后反應，這里需要作一個半預聚物混合后反應，這里需要作一個假定，即假定半預聚物是與多元醇先反應，并將異氰酸根的含量降低至某一設定值X1。這就有： 1% ()%42 1pApAOHmXmmXmN第10頁/共80頁又又故故聯合（聯合（1 1）（）（3 3）推導出：）推導出：將（將（4 4）代入（）代入（2 2）式中，得到補加混合聚合多元醇中）式中，得到補加混合聚合多元醇中某一聚合多元醇的量：某一聚合多元醇的量： %2ppmam %3ppOHOHmam

9、NN11%42%ApOHmXXmaXN11%42%ApOHmXXmaaXN第11頁/共80頁式中：式中：補加混合聚合多元醇中某一聚合多元醇的質量；補加混合聚合多元醇中某一聚合多元醇的質量；補加混合聚合多元醇；補加混合聚合多元醇；m m A A預聚物的質量；預聚物的質量；X%X%半預聚物的半預聚物的NCONCO質量分數；質量分數；N NOHOH聚合物多元醇的當量；聚合物多元醇的當量；聚合物多元醇的總當量數；聚合物多元醇的總當量數；a%a%某一聚合多元醇占混合多元醇的質量分數；某一聚合多元醇占混合多元醇的質量分數；4242NCONCO基團的當量基團的當量pmpmpOHmN第12頁/共80頁擴鏈劑的

10、計算擴鏈劑的計算 擴鏈劑用量可按其設定擴鏈劑用量可按其設定NCO質量分數計質量分數計算，由于擴鏈劑可以并用，當計算其中某一擴鏈算，由于擴鏈劑可以并用，當計算其中某一擴鏈劑如劑如DMTDA(2，4二氨基二氨基3，5二甲硫基甲二甲硫基甲苯，苯，M=215，N=107.5)的用量時，可以用下式來的用量時，可以用下式來表示。表示。1% ()107.542ApDXmmW第13頁/共80頁式中：式中： WDDMTDA的實際用量；的實際用量；補加聚合多元醇的總質量；補加聚合多元醇的總質量；m A半預聚物的質量；半預聚物的質量；X1%設定的設定的NCO質量分數；質量分數；107.5擴鏈劑擴鏈劑DADMT的當量

11、；的當量；擴鏈系數（實際用量與理論用量的質量擴鏈系數（實際用量與理論用量的質量 比），一般取比），一般取0.850.95;擴鏈劑擴鏈劑DMTDA占擴鏈劑總量的摩爾分數占擴鏈劑總量的摩爾分數。pm第14頁/共80頁計算舉例計算舉例 以純以純MDI和和PTMG-1000（羥值（羥值112mgKOH/g）:330N（羥值（羥值35mgKOH/g）1:3反應合成游離反應合成游離-NCO%13%的半預聚物，擴鏈時的半預聚物，擴鏈時游離游離-NCO=7%，擴鏈劑采用，擴鏈劑采用TMP:TIPA=1:2（當（當量數），擴鏈系數量數），擴鏈系數0.90，計算配方組成。，計算配方組成。第15頁/共80頁解：解：

12、1、異氰酸酯（、異氰酸酯（B）組分的計算：）組分的計算： 取混合多元醇取混合多元醇100g，其中，其中PTMG-1000為為25g，330N為為75g，則，則MDI量為：量為：MDI2575100 13%42561005610011235W82.8633.6%13%驏?+?桫=-克所以：所以：B組分配比為組分配比為:PTMG-1000 25 330N 75 MDI 82.86第16頁/共80頁2、多元醇組分、多元醇組分(A)的計算的計算 1)多元醇補加量的計算多元醇補加量的計算 以以100克克B組分為計算單位，組分為計算單位，NCO從從13降到降到7()()PTMG330N10013%7%W2

13、5%16.5725%75%7%4256100561001123510013%7%W75%49.7125%75%7%42561005610011235-=驏+桫-=驏+桫克克第17頁/共80頁2）擴鏈劑的計算：）擴鏈劑的計算： 以以100克克B組分計算組分計算TMPTIPA(10066.28)7%1W0.9044.53.74423(10066.28)7%2W0.9061.710.26423+=創+=創克克則A組分配比為：PTMG-1000 16.57 330N 49.71 TMP 3.74 TIPA 10.263) A、B組分混合比例組分混合比例 A:B100:80.28第18頁/共80頁澆注工

14、藝澆注工藝(1)手工澆注手工澆注 手工澆注適于生產批量小、品種多的小型制品，是實驗室和小型工廠較為常用手工澆注適于生產批量小、品種多的小型制品，是實驗室和小型工廠較為常用的生產彈性體制件的方法。的生產彈性體制件的方法。一步法、預聚體或半預聚體一步法、預聚體或半預聚體法都可采用手工澆注工藝。手法都可采用手工澆注工藝。手工澆注簡單靈活，成本也低，然而存在攪拌不均問題，氣泡也不易消除。工澆注簡單靈活，成本也低，然而存在攪拌不均問題，氣泡也不易消除。第19頁/共80頁(2)(2)機械澆注機械澆注 澆注機配備澆注機配備自動計量泵和混合器自動計量泵和混合器，把預聚物脫氣后再與經嚴格計量的擴，把預聚物脫氣后

15、再與經嚴格計量的擴鏈劑同時輸送到混合器中混合均勻，澆注時液體物料經過混合器的澆口注入模具中，鏈劑同時輸送到混合器中混合均勻，澆注時液體物料經過混合器的澆口注入模具中，經硫化即得制品。混合器可連續或間斷運轉。并可使混合和注射動作同時進行。機械經硫化即得制品。混合器可連續或間斷運轉。并可使混合和注射動作同時進行。機械澆注可連續和間歇進行，機械澆注生產效率高、產品質量穩定，適合于大批量及中大澆注可連續和間歇進行，機械澆注生產效率高、產品質量穩定，適合于大批量及中大型制品的生產。型制品的生產。第20頁/共80頁第21頁/共80頁第22頁/共80頁第23頁/共80頁第24頁/共80頁(3)(3)特殊澆注

16、工藝特殊澆注工藝 澆注型聚氨酯彈性體的生產一般可采用澆注型聚氨酯彈性體的生產一般可采用常壓澆注常壓澆注，即，即反應混合物澆注到敞口的模具中再合模。常壓澆注過程中，反應混合物澆注到敞口的模具中再合模。常壓澆注過程中，往往容易混入攪拌帶入的空氣，使彈性體制品中可能含有氣往往容易混入攪拌帶入的空氣，使彈性體制品中可能含有氣泡。對于一些形狀復雜或不允許膠中夾有氣泡的制品，可將泡。對于一些形狀復雜或不允許膠中夾有氣泡的制品，可將模具置于大型真空室中，借澆注壓力注模，邊澆注邊抽真空模具置于大型真空室中，借澆注壓力注模，邊澆注邊抽真空脫泡，這種方法稱為脫泡，這種方法稱為真空澆注真空澆注。 將液體膠料注入模具

17、有將液體膠料注入模具有垂直澆注法、傾斜澆注法、離垂直澆注法、傾斜澆注法、離心澆注法、旋轉澆注法心澆注法、旋轉澆注法等，必須采用合適的方法，避免注料等，必須采用合適的方法，避免注料時混入氣泡。時混入氣泡。第25頁/共80頁傾斜澆注法傾斜澆注法傳遞澆注法傳遞澆注法垂直澆注法垂直澆注法第26頁/共80頁臥式離心澆注臥式離心澆注立式離心澆注立式離心澆注第27頁/共80頁Rotational Casting Of Polyurethane Roll Coverings1、Mix head support, three-dimensional with cable support2、Mixing Head

18、3、Reacting urethane elastomer4、Roller5、Roller drive6、Start-up area第28頁/共80頁第29頁/共80頁旋轉澆注制備聚氨酯膠輥旋轉澆注制備聚氨酯膠輥第30頁/共80頁 真空澆注法真空澆注法1 1真空泵；真空泵；2 2緩沖罐；緩沖罐；3 3模具；模具；4 4、6 6計量泵；計量泵；5 5擴鏈劑罐擴鏈劑罐7 7預聚物罐；預聚物罐；8 8N N2 2或壓縮空氣；或壓縮空氣；9 9混合頭；混合頭；1010真空室真空室第31頁/共80頁第32頁/共80頁影響制品性能的工藝因素影響制品性能的工藝因素(1)擴鏈系數擴鏈系數 所謂所謂擴鏈系數：擴

19、鏈系數：是指擴鏈劑組分是指擴鏈劑組分(包括混合包括混合擴鏈劑擴鏈劑)中氨基、羥基的量中氨基、羥基的量(單位：單位：mo1)與預聚體與預聚體中中NCO的量的比值，也就是活性氫基團與的量的比值，也就是活性氫基團與NCO的的摩爾數（當量數）比值。摩爾數（當量數）比值。 大量實踐表明大量實踐表明MOCA的擴鏈系數以的擴鏈系數以0.850.95范圍為宜，在此范圍內，縮二脲所形成的范圍為宜，在此范圍內，縮二脲所形成的一級一級交聯與分子間氫鍵形成的二級交聯之間具有良好交聯與分子間氫鍵形成的二級交聯之間具有良好的平衡，的平衡，彈性體具有良好的綜合性能。彈性體具有良好的綜合性能。第33頁/共80頁MOCA擴鏈系

20、數對彈性體機械性能的影響擴鏈系數對彈性體機械性能的影響擴鏈系數擴鏈系數0.500.740.881.02邵氏邵氏A硬度硬度100%模量模量/Mpa300%模量模量/Mpa拉伸強度拉伸強度/Mpa伸長率伸長率/%永久變形永久變形/%回彈率回彈率/%89.58.0613.321.637012.54290.09.1321.435.336012.53788.09.4115.437.44357.54086.58.049.816.748043.739第34頁/共80頁(2)合成方法合成方法 對于相同的配方，采用不同的合成方法得到對于相同的配方，采用不同的合成方法得到的彈性體的性能不同。一般來說，的彈性體的性

21、能不同。一般來說，由預聚物法制由預聚物法制得的彈性體性能最好，一步法最差。得的彈性體性能最好，一步法最差。 不同合成方法對聚氨酯彈性體性能的影響不同合成方法對聚氨酯彈性體性能的影響制備方法制備方法邵氏邵氏A硬度硬度拉伸強度拉伸強度/MPa撕裂強度撕裂強度/(kN/m)伸長率伸長率/%預聚法預聚法半預聚體法半預聚體法一步法一步法78767830.429.517.4878564550540500第35頁/共80頁(3)混合溫度及固化溫度混合溫度及固化溫度 澆注型聚氨酯彈性體的澆注工藝可分為澆注型聚氨酯彈性體的澆注工藝可分為熱澆注熱澆注彈性體和室溫澆注體系彈性體和室溫澆注體系。對于大多數制品，采用。

22、對于大多數制品，采用TDI-MOCA熱澆注工藝。適當提高熟化反應溫度熱澆注工藝。適當提高熟化反應溫度有利于提高制品的力學性能，但提高預聚體與擴有利于提高制品的力學性能，但提高預聚體與擴鏈交聯劑的混合溫度，會使凝膠和凝固期縮短，鏈交聯劑的混合溫度，會使凝膠和凝固期縮短，有時來不及澆注和使攪拌帶入的氣泡逸出；而且有時來不及澆注和使攪拌帶入的氣泡逸出；而且當溫度高于當溫度高于120 時，往往又會使彈性體性能下降。時，往往又會使彈性體性能下降。第36頁/共80頁第37頁/共80頁 熟化條件對彈性體最終性能有較大的影響，對于相同的澆注型彈性體體系，適熟化條件對彈性體最終性能有較大的影響，對于相同的澆注型

23、彈性體體系，適當延長后熟化時間及稍微提高溫度可改善性能。液態芳香族二胺當延長后熟化時間及稍微提高溫度可改善性能。液態芳香族二胺DMTDA與與TDI-PTMEG預聚體生產澆注彈性體時在預聚體生產澆注彈性體時在100后熟化后熟化16h，可得到良好的性能。固化溫，可得到良好的性能。固化溫度一般控制在度一般控制在100120 。見下表。見下表。第38頁/共80頁性能性能（后熟化時間（后熟化時間/h）（溫度）（溫度/）2/10016/10016/130邵氏邵氏A硬度硬度拉伸強度拉伸強度/Mpa伸長率伸長率/%100%定伸應力定伸應力/Mpa300%定伸應力定伸應力/MpaC型撕裂強度型撕裂強度/(kN/

24、m)撕裂強度撕裂強度/(kN/m)壓縮永久變形壓縮永久變形/%回彈率回彈率/%8833.75007.112.359.514.234478849.24107.913.764.815.433458860.15157.912.490.221.02744熟化溫度與彈性體性能的關系熟化溫度與彈性體性能的關系第39頁/共80頁(4)(4)熟化時間的影響熟化時間的影響 澆注型聚氨酯彈性體通常在固化之后物理性澆注型聚氨酯彈性體通常在固化之后物理性能并不能馬上達到穩定值，一般需經數天時間的能并不能馬上達到穩定值，一般需經數天時間的后熟化才能達到最終物性值。后熟化才能達到最終物性值。(5)(5)預聚體的貯存預聚體

25、的貯存 由于預聚體中含有活性較大的由于預聚體中含有活性較大的NCONCO基團，一基團，一般須在氮氣的密封桶貯存。長時間存放時，由于般須在氮氣的密封桶貯存。長時間存放時，由于各種因素的影響，預聚體的各種因素的影響，預聚體的NCONCO含量會有所降低，含量會有所降低，故制得或購得預聚體后，最好盡快用于生產，不故制得或購得預聚體后，最好盡快用于生產，不宜久存。宜久存。第40頁/共80頁第41頁/共80頁(6)(6)注模時的環境注模時的環境 澆注彈性體的物性還受澆注時空氣中水分的影響，尤其在夏季高溫多溫的澆注彈性體的物性還受澆注時空氣中水分的影響，尤其在夏季高溫多溫的情況下，制品的強度會因此而大幅度地

26、降低。對于中硬度彈性體的影響較大。澆注時情況下，制品的強度會因此而大幅度地降低。對于中硬度彈性體的影響較大。澆注時注意空氣濕度，可在一定程度上防止物理性能的降低。注意空氣濕度，可在一定程度上防止物理性能的降低。第42頁/共80頁種類、配方及性能種類、配方及性能TDI系澆注型彈性體系澆注型彈性體(1)聚酯聚酯-TDI-MOCA澆注型聚氨酯澆注型聚氨酯(2)聚醚聚醚-TDI-MOCA澆注型聚氨酯澆注型聚氨酯 聚醚型澆注型聚氨酯彈性體一般以聚醚型澆注型聚氨酯彈性體一般以PTMEG(聚四亞甲基醚二醇、聚四氫呋喃聚四亞甲基醚二醇、聚四氫呋喃二醇二醇)為軟段的彈性體為主。為軟段的彈性體為主。第43頁/共8

27、0頁 一種邵氏一種邵氏D硬度為硬度為7075的的PTMEG-TDI澆澆注型彈性體，預聚體配方為：注型彈性體，預聚體配方為：PTMEG（Mn1000）1000份，份，TDI-80461.1份，制得的預聚體份，制得的預聚體中中NCO質量分數為質量分數為9.5%。澆注膠配方為：預聚體。澆注膠配方為：預聚體100份，份，MOCA 27.2份。份。制得的聚氨酯彈性體物性為：制得的聚氨酯彈性體物性為：邵氏邵氏/D硬度硬度73 伸長率伸長率/% 210拉伸強度拉伸強度/Mpa 62.1 撕裂強度撕裂強度/(kN/m) 19.3100%模量模量/Mpa 32.1 回彈率回彈率/% 45第44頁/共80頁MDI

28、基聚氨酯澆注膠基聚氨酯澆注膠(1)MDI-BD體系聚氨酯澆注膠體系聚氨酯澆注膠澆注膠配方（質量份）澆注膠配方（質量份）聚酯聚酯-MDI預聚體預聚體 100（Mn/f=655)1,4-丁二醇丁二醇 6.34(擴鏈系數擴鏈系數0.95）操作條件操作條件預聚體預聚體/固化溫度固化溫度 90/60適用期（釜中壽命）適用期（釜中壽命） 8min后熟化條件后熟化條件120，24h彈性體性能彈性體性能邵氏邵氏A硬度硬度 85100%模量模量/Mpa 6.0300%模量模量/Mpa 10.3拉伸模量拉伸模量/Mpa 44.7伸長率伸長率/% 555撕裂強度撕裂強度(KN/m) 95.1回彈率回彈率/% 37壓

29、縮變定（壓縮變定（70 ，22h)/% 40第45頁/共80頁(2)MDI-HQEE聚氨酯澆注膠聚氨酯澆注膠氫醌雙（氫醌雙（羥乙基羥乙基)醚是一種芳香族二醇醚是一種芳香族二醇(HQEE)擴鏈的擴鏈的MDI型澆注聚型澆注聚氨酯與氨酯與TDI-MOCA體系相比，體系相比，具有較高的物理機械性能具有較高的物理機械性能(如硬度、拉伸強度、撕裂強如硬度、拉伸強度、撕裂強度和回彈率等度和回彈率等)、較低的壓縮變定和滯后損失、優異的水解穩定性及耐高溫性能。、較低的壓縮變定和滯后損失、優異的水解穩定性及耐高溫性能。第46頁/共80頁 邵氏邵氏A硬度為硬度為8085聚醚型聚醚型MDI預聚體預聚體HQEE體系的回

30、彈率最高可達體系的回彈率最高可達60左右，室溫彎曲強度是左右，室溫彎曲強度是TDIMOCA彈性體的彈性體的9倍，聚酯倍，聚酯MDIHQEE體系的性能比聚醚型還好，用于體系的性能比聚醚型還好，用于TDIMOCA體系體系的加工設備略加改造即可用于的加工設備略加改造即可用于MDIHQEE體系。體系。并且由于這種澆注型聚氨酯的交聯鍵是脲基甲酸酯并且由于這種澆注型聚氨酯的交聯鍵是脲基甲酸酯鍵，加熱到一定溫度可分解，這種澆注膠還可像熱鍵，加熱到一定溫度可分解，這種澆注膠還可像熱塑性聚氨酯那樣用于注射成型和擠出成型，以及回塑性聚氨酯那樣用于注射成型和擠出成型，以及回收利用。收利用。第47頁/共80頁其它熱澆

31、注體系其它熱澆注體系(1)NDI澆注體系澆注體系NDI基澆注型聚氨酯彈性體具有以下特點：基澆注型聚氨酯彈性體具有以下特點：彈性體耐熱性好；彈性體耐熱性好；撕裂強度和回彈高，耐磨性好，永久變形低；撕裂強度和回彈高，耐磨性好，永久變形低；在較寬的溫度變化范圍內，彈性阻尼值較低，它在較寬的溫度變化范圍內，彈性阻尼值較低，它在在2080下顯示最低的阻尼值，因而在動態條下顯示最低的阻尼值，因而在動態條件下，內生熱較低，在高動態負荷下。比件下，內生熱較低，在高動態負荷下。比TDI和和MDI體系更經久耐用；體系更經久耐用；第48頁/共80頁通過改變通過改變NDI和聚酯的比例就可制備較寬硬度范圍的產品。和聚酯

32、的比例就可制備較寬硬度范圍的產品。 NDI類彈性體可用于實心輪胎。通常用二胺擴鏈的類彈性體可用于實心輪胎。通常用二胺擴鏈的NDI系彈性體撕裂強度較高，系彈性體撕裂強度較高，而拉伸強度低于二醇及水擴鏈的而拉伸強度低于二醇及水擴鏈的NDI系彈性體。系彈性體。第49頁/共80頁(2)HMDI系聚氨酯澆注膠系聚氨酯澆注膠 HMDI即氫化即氫化MDI(又稱又稱H12MDI)，是一種脂環，是一種脂環族二異氰酸酯，制成的聚氨酯彈性體具有不變黃性，族二異氰酸酯，制成的聚氨酯彈性體具有不變黃性，用于對色澤有特殊要求的制品。用于對色澤有特殊要求的制品。 一種一種聚醚聚醚HMDI二胺二胺澆注體系的配方及性澆注體系的

33、配方及性能如下：能如下： PTMEG(M2000)與與HMDI以摩爾比以摩爾比2:1制成制成預聚體，以甲苯二胺擴鏈，擴鏈系數預聚體，以甲苯二胺擴鏈，擴鏈系數1.00。澆注后，。澆注后，制品在制品在110熟化熟化16h。第50頁/共80頁彈性體性能彈性體性能 邵氏邵氏A硬度硬度 94 回彈率回彈率/% 38 拉伸強度拉伸強度/Mpa 40玻璃化溫度玻璃化溫度/ 69 100%模量模量/Mpa 10.7第51頁/共80頁(3)HDI系澆注型聚氨酯系澆注型聚氨酯 HDI是一種脂肪族二異氰酸酯。是一種脂肪族二異氰酸酯。幾種幾種HDI聚酯二胺澆注型聚氨酯的配方及性能如下聚酯二胺澆注型聚氨酯的配方及性能如

34、下配方（質量份）配方（質量份）聚酯（羥值聚酯（羥值500）HDI二胺擴鏈劑二胺擴鏈劑彈性體性能彈性體性能邵氏邵氏A硬度硬度拉伸強度拉伸強度/Mpa300%定伸模量定伸模量/Mpa伸長率伸長率/%撕裂強度撕裂強度/(kN/m)回彈率回彈率/%PEA,10013MDA,59026.37.868020653PEA,10013TDA,6.56926.13.971014057PPA,10010TDA,6.57012.32.570711054第52頁/共80頁(4)PPG型澆注聚氨酯型澆注聚氨酯 通常，聚氧化丙烯通常，聚氧化丙烯(PPG)型聚氨酯彈性體的型聚氨酯彈性體的強度不高，在澆注型聚氨酯彈性體系列中

35、用量較少，強度不高，在澆注型聚氨酯彈性體系列中用量較少，但但PPG粘度小、預聚體粘度低，彈性體具有良好的粘度小、預聚體粘度低，彈性體具有良好的耐水性、低溫性能，可用于制造混凝土模具、膠輥耐水性、低溫性能，可用于制造混凝土模具、膠輥等制品。等制品。第53頁/共80頁室溫澆注型聚氨酯彈性體及灌封膠室溫澆注型聚氨酯彈性體及灌封膠 在彈性體制件實際生產中，在彈性體制件實際生產中，澆注型彈性體以熱澆注、熱固化為主澆注型彈性體以熱澆注、熱固化為主，即把預，即把預聚體加熱，然后與熔化的芳香族二胺類固化劑或二元醇固化劑混合，然后再經高溫熟聚體加熱，然后與熔化的芳香族二胺類固化劑或二元醇固化劑混合，然后再經高溫

36、熟化。化。 優點是優點是脫模快、效率高、彈性體性能好脫模快、效率高、彈性體性能好第54頁/共80頁缺點是缺點是：固化劑和預聚體升溫加熱，會揮發出有害物質，對操作人員健康不利；多次：固化劑和預聚體升溫加熱，會揮發出有害物質，對操作人員健康不利；多次加熱，可能使預聚體中的加熱，可能使預聚體中的NCO與氨基甲酸酯反應生成脲基甲酸酯，從而造成粘度增與氨基甲酸酯反應生成脲基甲酸酯，從而造成粘度增加，并可使彈性體物性下降；由于需在較高溫度下混合、固化及后熟化，耗費能量，加，并可使彈性體物性下降；由于需在較高溫度下混合、固化及后熟化，耗費能量，增加了成本。增加了成本。第55頁/共80頁 室溫固化澆注型聚氨酯

37、彈性體的制備方法，可用于特殊應用場合，如不能加熱室溫固化澆注型聚氨酯彈性體的制備方法，可用于特殊應用場合，如不能加熱或無法加熱的部件的生產。目前，或無法加熱的部件的生產。目前，室溫固化型澆注膠主要用于制備低模量產品，如室溫固化型澆注膠主要用于制備低模量產品，如作為運動場地的鋪裝材料、電子設備的灌封材料以及填充輪胎等。作為運動場地的鋪裝材料、電子設備的灌封材料以及填充輪胎等。第56頁/共80頁(1)聚醚聚醚(聚酯聚酯)-MOCA系室溫固化澆注型聚氨酯系室溫固化澆注型聚氨酯一種由聚四氫呋喃二醇、一種由聚四氫呋喃二醇、TDI、MOCA為主為主要原料，以半預聚體法制備室溫澆注彈性體的配要原料，以半預聚

38、體法制備室溫澆注彈性體的配方及性能如下：方及性能如下：異氰酸酯組分配方（異氰酸酯組分配方（A質量份）活性氫組分配方（質量份）活性氫組分配方（B質量質量份）份）PTMEG（羥值（羥值131.5）100 PTMEG（羥值（羥值103） 100TDI-100(2,4-TDI) 39.1 MOCA 39.9TDI-80 13.7 三亞乙基二胺三亞乙基二胺 0.35 乙酰丙基鋅乙酰丙基鋅 0.2 澆注配方（質量份）澆注配方（質量份） 異氰酸酯組分異氰酸酯組分A 212 活性氫組分活性氫組分 B 140.5第57頁/共80頁固化溫度固化溫度/2563100后熟化溫度后熟化溫度/()時間時間(h)脫模時間脫

39、模時間/min彈性體物性彈性體物性邵氏邵氏A硬度硬度100%定伸模量定伸模量/MPa300%定伸模量定伸模量/MPa拉伸強度拉伸強度/Mpa伸長率伸長率/%撕裂強度撕裂強度/(kN/m)25 24180856.413.244.24808360528927.513.955.251011160513917.614.457.6510108 不同的固化溫度對制得的彈性體性能有影響，見下表：不同的固化溫度對制得的彈性體性能有影響，見下表：固化溫度對固化溫度對PTMEG-TDI-MOCA室溫澆注彈性體性能的影響室溫澆注彈性體性能的影響第58頁/共80頁(2)HTPB系澆注型聚氨酯彈性體系澆注型聚氨酯彈性體

40、 聚丁二烯型聚氨酯彈性體具有優異的電性能，聚丁二烯型聚氨酯彈性體具有優異的電性能，極佳的水解穩定性和耐腐蝕性，可用于室溫固化極佳的水解穩定性和耐腐蝕性，可用于室溫固化電器灌封膠、水下密封材料等。電器灌封膠、水下密封材料等。第59頁/共80頁澆注聚氨酯彈性體的發展澆注聚氨酯彈性體的發展 各種硬度的各種硬度的常規雙組分澆注體系和單組分的常規雙組分澆注體系和單組分的(封閉型封閉型)澆注體系都有開發澆注體系都有開發。 在近幾年內，在近幾年內，Lyondell公司利用低不飽和度新型聚醚開發了新的應用領域，如彈公司利用低不飽和度新型聚醚開發了新的應用領域，如彈性體、膠粘劑、密封膠。其中新型聚醚配成的性體、

41、膠粘劑、密封膠。其中新型聚醚配成的Accuflex多元醇體系已用于生產微孔聚氨多元醇體系已用于生產微孔聚氨酯鞋底。酯鞋底。第60頁/共80頁 快速成型聚氨酯快速成型聚氨酯是近年來澆注型聚氨酯的開發重點，它提高了生產效率，可用是近年來澆注型聚氨酯的開發重點，它提高了生產效率，可用于制作原型。有幾個公司開發了新產品。如于制作原型。有幾個公司開發了新產品。如Ciba特殊化學品公司開發一種快速固化特殊化學品公司開發一種快速固化產品，凝膠時間產品，凝膠時間3560s，能夠在，能夠在1530min脫模，制品彎曲模量高達脫模，制品彎曲模量高達2980MPa，彎，彎曲強度達曲強度達114MPa。第61頁/共8

42、0頁 端羥基聚丁二烯端羥基聚丁二烯(HTPB)制成的聚氨酯制成的聚氨酯具具有優異的耐水解性、耐化學品性、低溫柔性及電有優異的耐水解性、耐化學品性、低溫柔性及電絕緣性能。法國絕緣性能。法國Elf Atochem公司最近又開發了一公司最近又開發了一種端羥基聚異戊二烯種端羥基聚異戊二烯Poly IP，以及相應的氫化聚，以及相應的氫化聚異戊二烯二醇異戊二烯二醇EPOL。以。以Po1y IP為基礎的聚氨酯為基礎的聚氨酯除了具有與除了具有與HTPB同樣優異的彈性體特性外，還具同樣優異的彈性體特性外，還具有更高機械性能。這些聚氨酯彈性體用于電子元有更高機械性能。這些聚氨酯彈性體用于電子元件的灌注和包封材料。

43、基于件的灌注和包封材料。基于EPOL的聚氨酯具有較的聚氨酯具有較高的熱穩定性。高的熱穩定性。第62頁/共80頁 耐熱性耐熱性PU彈性體彈性體是國內外致力于研究的高性能彈性體，據報道，一種主要方是國內外致力于研究的高性能彈性體，據報道，一種主要方法是引入法是引入惡唑烷酮惡唑烷酮結構，是用異氰酸酯與環氧樹脂反應而成。最高具有結構，是用異氰酸酯與環氧樹脂反應而成。最高具有300的的Tg，耐高溫性能良好，還具有良好耐化學品性、阻燃性耐高溫性能良好，還具有良好耐化學品性、阻燃性(UJL94V-0)和較低的熱膨脹性。和較低的熱膨脹性。第63頁/共80頁5.4熱塑型聚氨酯彈性體熱塑型聚氨酯彈性體（TPU）第

44、64頁/共80頁概述概述 熱塑性聚氨酯彈性體（熱塑性聚氨酯彈性體（thermoplastic PU，簡稱簡稱TPU），又稱），又稱PU熱塑膠，是一種由低聚物多熱塑膠，是一種由低聚物多元醇軟段與二異氰酸酯元醇軟段與二異氰酸酯-擴鏈劑硬段構成的線性嵌擴鏈劑硬段構成的線性嵌段共聚物。段共聚物。 TPU占聚氨酯彈性體總量的占聚氨酯彈性體總量的25%左右，主左右，主要用途有：要用途有：汽車部件及機器零件、運動鞋底、膠汽車部件及機器零件、運動鞋底、膠輥、電線電纜、軟管、薄膜及薄板、織物輥、電線電纜、軟管、薄膜及薄板、織物(涂層及涂層及高彈衣襪等高彈衣襪等)、磁帶粘合劑、織物涂料、膠粘劑等。、磁帶粘合劑、織

45、物涂料、膠粘劑等。第65頁/共80頁 TPU按軟段結構可分為按軟段結構可分為聚酯型、聚醚型等。聚酯型、聚醚型等。根據結構特點分類，可分為全熱塑型和半熱塑型。根據結構特點分類，可分為全熱塑型和半熱塑型。 商品商品TPU通常是粒狀，可再加工性好。可通常是粒狀，可再加工性好。可采用熱塑性塑料加工方法，如擠出、注射、壓延、采用熱塑性塑料加工方法，如擠出、注射、壓延、模壓等，將模壓等，將TPU顆粒在較高溫度塑化成型，制成顆粒在較高溫度塑化成型，制成各種形狀的制品或復合制品，其中以擠出成型和各種形狀的制品或復合制品，其中以擠出成型和注射成型應用最多，約占注射成型應用最多，約占70%以上。以上。TPU還用于

46、還用于制造彈性纖維、合成革樹脂、膠粘劑和涂料等。制造彈性纖維、合成革樹脂、膠粘劑和涂料等。第66頁/共80頁基本合成工藝基本合成工藝 熱塑性聚氨酯彈性體可熱塑性聚氨酯彈性體可通過通過預聚體法、一步法和半預聚體法合成。預聚體法、一步法和半預聚體法合成。一步法工藝一步法工藝簡單、生產效率高，彈性體的性能較好、工業生產一般采用一步法。簡單、生產效率高，彈性體的性能較好、工業生產一般采用一步法。TPUTPU生產工藝有生產工藝有間歇本體法間歇本體法( (又稱熔融法又稱熔融法) )，雙螺桿本體連續法、溶液聚合法等。，雙螺桿本體連續法、溶液聚合法等。第67頁/共80頁 間歇式本體法間歇式本體法 間歇法本體聚

47、合工藝適合于實驗室制備及小規模生產：間歇法本體聚合工藝適合于實驗室制備及小規模生產：其優點是設備簡其優點是設備簡單、操作簡便，缺點是產品質量不穩定，影響單、操作簡便，缺點是產品質量不穩定，影響TPU的加工性。的加工性。第68頁/共80頁(1)預聚體法生產工藝預聚體法生產工藝 在反應容器中加入計量的在反應容器中加入計量的預干燥的聚醚二預干燥的聚醚二醇和二異氰酸酯醇和二異氰酸酯，在不斷攪拌下升溫至，在不斷攪拌下升溫至80 ，抽，抽真空反應真空反應30min到到1h，通氮氣解除真空，加入計，通氮氣解除真空，加入計量好的二醇擴鏈劑，快速攪拌，抽真空脫氣，物量好的二醇擴鏈劑，快速攪拌，抽真空脫氣，物料溫

48、度逐漸上升到料溫度逐漸上升到120 ，粘度明顯增加，停止，粘度明顯增加，停止攪拌，解除真空，迅速將仍有流動性的反應混合攪拌，解除真空，迅速將仍有流動性的反應混合物注入預先準備好的物注入預先準備好的聚四氟乙烯盤聚四氟乙烯盤中，放入烘箱中，放入烘箱內在內在110130 熟化熟化23h，冷卻，從盤內取出，冷卻，從盤內取出，然后粉碎造粒，即得聚氨酯熱塑膠。然后粉碎造粒，即得聚氨酯熱塑膠。第69頁/共80頁 (2)(2)間歇一步法生產工藝間歇一步法生產工藝 將計量的聚酯二醇或將計量的聚酯二醇或聚醚二醇和小分子二醇聚醚二醇和小分子二醇擴鏈劑加入反應釜中，加熱到擴鏈劑加入反應釜中，加熱到100200 ，真空

49、，真空脫水脫水2h左右，使含水量小于左右，使含水量小于0.05%，通氮氣解除通氮氣解除真空，降溫到真空，降溫到80 左右，快速加入計量的左右，快速加入計量的二異氰二異氰酸酯（酸酯（MDI要預先溶化）要預先溶化）并攪拌，然后抽真空脫并攪拌，然后抽真空脫氣，反應數分鐘后，物料自動升溫，粘度增加，氣，反應數分鐘后，物料自動升溫，粘度增加，停止攪拌，通入氮氣，解除真空，物料倒出，在停止攪拌，通入氮氣，解除真空，物料倒出，在100120 下熟化下熟化24h，冷卻，造粒。間歇生，冷卻，造粒。間歇生產反應不易控制，產物出料困難，生產效率低，產反應不易控制，產物出料困難，生產效率低，產品質量不穩定，不適合于大規模工業生產。產品質量不穩定，不適合于大規模工業生產。第70頁/共80頁連續本體法連續本體法 連續合成連續合成TPU工藝基本上采用一步法投料，工藝基本上采用一步法投料，是將原料的計量、輸送、混合、反應是將原料的計量、輸送、混合、反應以及熔融以及熔融T