1、聚氨酯化學與工藝聚氨酯化學與工藝Chap.5 聚氨酯彈性體聚氨酯彈性體 5.4熱塑型聚氨酯彈性體熱塑型聚氨酯彈性體（TPU） 5.5混煉型聚氨酯彈性體混煉型聚氨酯彈性體（MPU） 5.6聚氨酯彈性體的應用聚氨酯彈性體的應用返回主頁返回主頁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，聚氨酯彈性體的性能特點及其分類，了解制備了解制備彈性體原料及原料對性能的影響，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（熟悉澆注型聚氨酯彈性體（CPU）、熱塑）、熱塑型聚氨酯彈性體（型聚氨酯彈性體（TPU）、混煉型聚氨酯）、混煉型聚氨酯彈性體（彈性體（MPU）的合成及加工方法，了解）的合成及加工方

2、法，了解聚氨酯彈性體的應用聚氨酯彈性體的應用5.4.2.3溶液法溶液法 在有機溶劑中加入二醇及二異氰酸酯反在有機溶劑中加入二醇及二異氰酸酯反應物，采用溶液聚合方法生產的應物，采用溶液聚合方法生產的TPU，一般，一般用于生產膠粘劑、合成革樹脂和彈性涂料等。用于生產膠粘劑、合成革樹脂和彈性涂料等。溶液聚合一般采用極性溶劑，如溶液聚合一般采用極性溶劑，如二甲基酰胺、二甲基酰胺、四氫呋喃、甲苯、二氧六環、環已酮等。四氫呋喃、甲苯、二氧六環、環已酮等。 溶液法的優點是溶液法的優點是： 反應平穩緩慢易控制；反應平穩緩慢易控制； 均勻性好，能獲得線性聚氨酯。均勻性好，能獲得線性聚氨酯。缺點是缺點是： 對溶劑

3、純度要求高，要求溶劑不含水、醇、對溶劑純度要求高，要求溶劑不含水、醇、胺、堿等雜質，否則可產生副反應；胺、堿等雜質，否則可產生副反應； 溶劑易揮發，可造成環境污染；溶劑易揮發，可造成環境污染；若采用溶液法合成固態若采用溶液法合成固態TPU，不僅溶劑浪費，不僅溶劑浪費，而且需溶劑回收裝置，成本高；而且需溶劑回收裝置，成本高；膠膜強度沒有本體聚合法高。膠膜強度沒有本體聚合法高。 用于用于合成革樹脂、單組分溶劑型聚氨酯膠粘劑、雙合成革樹脂、單組分溶劑型聚氨酯膠粘劑、雙組分溶劑型膠粘劑的羥基組分等通常采用溶液聚合法組分溶劑型膠粘劑的羥基組分等通常采用溶液聚合法合成合成，得到的聚氨酯是帶少量羥基的熱塑性

4、聚氨酯彈，得到的聚氨酯是帶少量羥基的熱塑性聚氨酯彈性體的溶液。性體的溶液。 溶液聚合法有溶液聚合法有一步法和預聚法一步法和預聚法。可把所有原料一。可把所有原料一起加入到反應容器中，在一定溫度下進行反應；也可起加入到反應容器中，在一定溫度下進行反應；也可以先把將聚酯二醇、擴鏈劑和以先把將聚酯二醇、擴鏈劑和MDI在反應容器中反應，在反應容器中反應，待粘度增加再分步加人溶劑。直到反應體系的粘度和待粘度增加再分步加人溶劑。直到反應體系的粘度和固含量達到規定值，降溫至固含量達到規定值，降溫至50 左右，過濾出料。左右，過濾出料。5.4.2.4合成配方及性能舉例合成配方及性能舉例 例例1.為了提高制品的水

5、解穩定性，并且保持良好的為了提高制品的水解穩定性，并且保持良好的耐寒性及成型加工性，可采用由芳香族二元酸與脂肪耐寒性及成型加工性，可采用由芳香族二元酸與脂肪族二元酸混合物以及長鏈二元醇和支鏈二元醇混合物族二元酸混合物以及長鏈二元醇和支鏈二元醇混合物制成的聚酯多元醇，然后與擴鏈劑制成的聚酯多元醇，然后與擴鏈劑1，4-丁二醇、丁二醇、MDI通過雙螺桿擠出機制備熱塑性聚氨酯彈性體粒料。通過雙螺桿擠出機制備熱塑性聚氨酯彈性體粒料。 配方（質量份）配方（質量份） 聚酯二醇聚酯二醇 2000 1，4-丁二醇丁二醇180 MDI 750 生產工藝如下。將上述物料用計量泵連續輸入生產工藝如下。將上述物料用計量

6、泵連續輸入雙螺桿擠出機中，進行熔融聚合反應，雙螺桿內的雙螺桿擠出機中，進行熔融聚合反應，雙螺桿內的中段溫度（聚合溫度）最高，達中段溫度（聚合溫度）最高，達220，擠出的聚氨，擠出的聚氨酯連續進入水中，然后用造粒機制成粒料，再用熱酯連續進入水中，然后用造粒機制成粒料，再用熱壓機制成薄片或薄膜。壓機制成薄片或薄膜。 加工性加工性 彈性體物性彈性體物性 流動開始溫度流動開始溫度185 拉伸強度拉伸強度 77MPa 熔融粘度熔融粘度2000Pas 伸長率伸長率 430% 薄膜浸在薄膜浸在100熱水中浸泡熱水中浸泡14d后拉伸強度保持率后拉伸強度保持率90%，耐寒性，耐寒性-24。例例2.一種聚酯型一種

7、聚酯型TPU配方及性能如下：配方及性能如下：配方（質量份）配方（質量份）聚已二酸丁二醇酯二醇（羥值聚已二酸丁二醇酯二醇（羥值106，酸值，酸值2）100鄰苯二甲酸二羥乙基酯鄰苯二甲酸二羥乙基酯24.2二苯基甲烷二異氰酸酯（二苯基甲烷二異氰酸酯（MDI）47.8彈性體物性彈性體物性拉伸強度拉伸強度 75MPa伸長率伸長率 400%永久變形永久變形 15%例例3.聚己內酯聚己內酯TPU配方配方聚已內酯二醇（聚已內酯二醇（M2000）1.0mol1,4-丁二醇丁二醇 4.38molMDI 3.25mol 反應條件：在反應條件：在80聚已內酯中加入聚已內酯中加入50MDI及室溫的丁二及室溫的丁二醇，攪

8、均勻后于醇，攪均勻后于160固化固化30min，再于，再于70后熟化后熟化2h。彈性體性能如下：彈性體性能如下：拉伸強度拉伸強度 41.4MPa 彎曲強度彎曲強度 24.1MPa50%模量模量 6.6MPa 磨耗磨耗(Taber) 35mg伸長率伸長率 500% 軟化點軟化點 103撕裂強度撕裂強度(Diec) 87.5kN/m例例4.一種耐熱性一種耐熱性TPU采用含苯環的二醇擴鏈劑，采用含苯環的二醇擴鏈劑，配方、制備方法及性能如下：配方、制備方法及性能如下：配方（質量份）配方（質量份）聚四氫呋喃二醇（羥值聚四氫呋喃二醇（羥值106） 1001，4-二羥甲基苯二羥甲基苯 10.76MDI 43

9、制備方法：制備方法：首先將首先將PTMEG在在120 ，133Pa真空真空下脫水干燥下脫水干燥1h，然后加入，然后加入MDI，攪拌反應，攪拌反應10min，再加，再加入二羥甲基苯，繼續攪拌入二羥甲基苯，繼續攪拌15min，倒入預先涂有脫模劑，倒入預先涂有脫模劑的容器中，在的容器中，在130 加熱器內靜置加熱器內靜置3h左右，即得熱塑性左右，即得熱塑性聚氨酯彈性體。聚氨酯彈性體。彈性體物性如下：彈性體物性如下：拉伸強度拉伸強度42MPa 永久變形永久變形 25%伸長率伸長率800% 軟化點軟化點190耐磨耗性（按耐磨耗性（按ASTM-D394-47NBS法）為天然橡膠的法）為天然橡膠的2.5倍。

10、倍。5.4.3TPU加工成型工藝加工成型工藝 熱塑性聚氨酯常以顆粒狀形式出售，可熱塑性聚氨酯常以顆粒狀形式出售，可以說它是一種半成品，能用多種方法加工成以說它是一種半成品，能用多種方法加工成型。型。TPUTPU可以無需添加任何助劑而直接加工。可以無需添加任何助劑而直接加工。加工方法可分為加工方法可分為熔融加工和溶液加工熔融加工和溶液加工兩大類。兩大類。熔融加工是最主要的加工方式。熔融加工是最主要的加工方式。 根據制品的形狀、大小和粒料的加工特根據制品的形狀、大小和粒料的加工特性，熱塑性聚氨酯彈性體可采用性，熱塑性聚氨酯彈性體可采用擠出成型、擠出成型、注射模塑、壓延成型、吹塑薄膜等熔融加工注射模

11、塑、壓延成型、吹塑薄膜等熔融加工方式加工。方式加工。注射模塑和擠出成型是注射模塑和擠出成型是TPUTPU廣泛采廣泛采用的加工方法。用的加工方法。 一般來說，在一般來說，在TPUTPU硬鏈段氨基甲酸酯等基硬鏈段氨基甲酸酯等基團或鏈段之間形成的氫鍵，是團或鏈段之間形成的氫鍵，是物理交聯鍵物理交聯鍵，是，是TPUTPU具有良好物理性能的主要因素之一。具有良好物理性能的主要因素之一。TPUTPU的的組成結構及由此產生的硬度是工藝上控制溫度組成結構及由此產生的硬度是工藝上控制溫度的重要參考因素。的重要參考因素。5.4.3.1預干燥處理及助劑配料預干燥處理及助劑配料(1)干燥干燥 聚氨酯是聚氨酯是極性聚合

12、物極性聚合物，當其暴露在空氣中時會慢慢吸濕。，當其暴露在空氣中時會慢慢吸濕。用吸濕的用吸濕的TPU粒料熔融加工成型，粒料熔融加工成型，水在加工溫度氣化，使得水在加工溫度氣化，使得制品表面不光滑，內部產生氣泡，特性降低。制品表面不光滑，內部產生氣泡，特性降低。如果如果TPU的的吸吸水率超過水率超過0.1%，不僅影響其加工性能和制品外觀，而且制品不僅影響其加工性能和制品外觀，而且制品的機械性能明顯降低。相同批次的的機械性能明顯降低。相同批次的TPU粒料，粒料，吸水率為吸水率為0.2%TPU成型后的拉伸強度可能是吸水率成型后的拉伸強度可能是吸水率0.01%粒料成型制粒料成型制品拉伸強度的品拉伸強度的

13、1/4，而撕裂強度降低，而撕裂強度降低1/2，壓縮變定也增大。，壓縮變定也增大。 在在TPU加工之前，一般需對粒料進行干燥處理。適用于加工之前，一般需對粒料進行干燥處理。適用于加工的加工的TPU最多允許含有質量分數最多允許含有質量分數0.1%的水分，越低越好。的水分，越低越好。(2)(2)助劑助劑 一般一般TPUTPU可不配合其它材料，直接注塑或擠塑成型。但有可不配合其它材料，直接注塑或擠塑成型。但有些些TPUTPU加工時加入某些配料可改善加工性能或物性。助劑品種有加工時加入某些配料可改善加工性能或物性。助劑品種有潤滑劑、減磨劑、增塑劑、水解穩定劑、光穩定劑、阻燃劑、潤滑劑、減磨劑、增塑劑、水

14、解穩定劑、光穩定劑、阻燃劑、防霉劑及填料等。防霉劑及填料等。例如，為了改善例如，為了改善TPUTPU的耐光老化性能，的耐光老化性能，TPUTPU加加工成型時可添加工成型時可添加抗氧劑抗氧劑10101010以及光穩定劑以及光穩定劑UVUV9 9，添加添加1%1%的炭黑的炭黑可明顯提高可明顯提高TPUTPU材料的耐老化性。材料的耐老化性。 TPUTPU加工時，添加加工時，添加1%1%4%4%的潤滑劑的潤滑劑，有助于料流的穩定擠，有助于料流的穩定擠出。出。潤滑劑用量對潤滑劑用量對TPUTPU熔融指數的影響熔融指數的影響潤滑劑用量潤滑劑用量%00.51.01.52.03.0M/(g/10min)1.6

15、041.7671.9232.0682.1822.287TPU中添加抗氧劑中添加抗氧劑1010后的性能后的性能抗氧劑抗氧劑1010用量用量/%00.40.60.8拉伸強度拉伸強度/Mpa老化試驗前老化試驗前105100h老化后老化后105200h老化后老化后伸長率伸長率/%老化試驗前老化試驗前105100h老化后老化后105200h老化后老化后46.127.318.342136031848.849.147.839047048849.148.939.141348144846.145.939.6405480446加入環氧類穩定劑后加入環氧類穩定劑后TPUTPU的耐水解性能的耐水解性能性能性能沸水浸泡

16、時間沸水浸泡時間/h04896邵邵A硬度硬度拉伸強度拉伸強度/Mpa伸長率伸長率/%100%模量模量/Mpa300%模量模量/MPa93427005.914.39032.57456.915.39027.58054.513.25.4.3.2擠出成型（擠出成型（extrusion moulding ） 硬度在邵氏硬度在邵氏A92以下的以下的TPU適合于用擠出適合于用擠出機加工成型，異型件、軟管、電纜外套、薄膜機加工成型，異型件、軟管、電纜外套、薄膜等聚氨酯制品都可用擠出機連續生產。等聚氨酯制品都可用擠出機連續生產。 擠出成型的擠出成型的工藝過程工藝過程是：是：將干燥的將干燥的TPU粒粒料由料斗加人

17、擠出機的料筒，加熱后，由旋轉料由料斗加人擠出機的料筒，加熱后，由旋轉的螺桿傳送并熱塑化，從口模擠出，冷卻定型，的螺桿傳送并熱塑化，從口模擠出，冷卻定型，整理修飾。整理修飾。 TPU的擠出成型中，選擇擠出機類型是很重要的擠出成型中，選擇擠出機類型是很重要的，的，一般長徑比在一般長徑比在2028的單螺桿擠出機較為合適，的單螺桿擠出機較為合適，另外，壓縮段、均化段都較長，均化段的槽深比一般另外，壓縮段、均化段都較長，均化段的槽深比一般塑料用螺桿淺一些，螺桿的塑料用螺桿淺一些，螺桿的壓縮比壓縮比(進料口面積與出進料口面積與出料口面積之比料口面積之比)為為2.5:13.5:1較為適宜。較為適宜。 TPU

18、的擠出溫度與其物性有關。一般硬度越大，的擠出溫度與其物性有關。一般硬度越大，擠出溫度越高。擠出溫度越高。對一種特定牌號的對一種特定牌號的TPU，都有相應的，都有相應的擠出加工溫度范圍。擠出加工溫度范圍。擠出機的料筒的溫度通常分別為：擠出機的料筒的溫度通常分別為： 送料段送料段140160， 熔化段熔化段160180， 機機 頭頭185190， 口口 模模185195。 實際采用的溫度根據實際采用的溫度根據TPU的硬度、類型的硬度、類型等進行調整。等進行調整。TPU的熔融溫度范圍較窄，溫度的熔融溫度范圍較窄，溫度微小變化都會造成粘度急劇變化微小變化都會造成粘度急劇變化。溫度的控制。溫度的控制是生

19、產性能優良制品的關鍵，即使溫度有是生產性能優良制品的關鍵，即使溫度有35的變動，也會影響正常的生產。的變動，也會影響正常的生產。 粒料加工之前要預熱，加工過程中料溫粒料加工之前要預熱，加工過程中料溫一般控制在一般控制在170180，之間，設計加工溫，之間，設計加工溫度范圍時，最好盡可能窄一些。度范圍時，最好盡可能窄一些。 TPU擠出后，要盡快導入水槽冷卻，也擠出后，要盡快導入水槽冷卻，也可采用噴水或氣流方式冷卻。采用擠出工藝可采用噴水或氣流方式冷卻。采用擠出工藝可以生產管材、片材、電纜護套、薄膜等。可以生產管材、片材、電纜護套、薄膜等。5.4.3.3注射成型（注射成型（injection mo

20、lding ） 注射成型（注塑）是注射成型（注塑）是TPU的一種重要的加的一種重要的加工手段，通過注塑工藝可生產由小于工手段，通過注塑工藝可生產由小于1g的精密的精密部件至重達部件至重達10kg的大型制品。用于加工熱塑性的大型制品。用于加工熱塑性塑料的注塑機都可以用來加工塑料的注塑機都可以用來加工TPU制品，一般制品，一般可采用螺桿式或柱塞式注射機加工。可采用螺桿式或柱塞式注射機加工。基本工藝基本工藝：將干燥預熱的粒料加入注射機的料：將干燥預熱的粒料加入注射機的料筒，經加熱熔化呈流動狀態后，由柱塞或螺桿筒，經加熱熔化呈流動狀態后，由柱塞或螺桿壓送至注射噴嘴，壓注入預熱的模具中，熱熔壓送至注射噴

21、嘴，壓注入預熱的模具中，熱熔料充滿模腔后冷卻成型，脫模修飾后即得到制料充滿模腔后冷卻成型，脫模修飾后即得到制品，注塑工藝可采用單工位環形連續注射，也品，注塑工藝可采用單工位環形連續注射，也可采用自動化水平很高的多工位盤式注射，還可采用自動化水平很高的多工位盤式注射，還有雙注射頭的雙模注塑。有雙注射頭的雙模注塑。 螺桿注塑機是螺桿注塑機是TPU加工機械中較好的一類。加工機械中較好的一類。一般螺桿注塑機都有五個溫區，由電熱絲分段一般螺桿注塑機都有五個溫區，由電熱絲分段加熱料道外壁，可使原料迅速達到熔融溫度。加熱料道外壁，可使原料迅速達到熔融溫度。通常的注射成型溫度分別為通常的注射成型溫度分別為；加

22、料段加料段 130150，塑化段塑化段 140180 ,計量段計量段 160190 ，噴噴 嘴嘴 170190 ； 模具的溫度則一般為模具的溫度則一般為2060 。同樣，加工溫。同樣，加工溫度、壓力等參數的選擇取決于度、壓力等參數的選擇取決于TPU的硬度、加熱區段的硬度、加熱區段的數量及設備規格，對于不同硬度的的數量及設備規格，對于不同硬度的TPU，熔融溫度熔融溫度分別選擇為：分別選擇為：邵氏邵氏A 7590(邵氏邵氏D2840) 180210 ，邵氏邵氏A 9095(邵氏邵氏D4052) 190225邵氏邵氏A 95以上以上(邵氏邵氏52D以上以上) 210240 。 需要控制的壓力有需要控

23、制的壓力有熱塑化壓力和注射壓力熱塑化壓力和注射壓力。注。注射壓力可控制中射壓力可控制中30100MPa范圍。塑化壓力（背壓）范圍。塑化壓力（背壓）高可保證塑化和熔料均勻，一般在高可保證塑化和熔料均勻，一般在0.32MPa之間。之間。模具溫度一般控制在模具溫度一般控制在2060 ，硬度高、結晶度高的，硬度高、結晶度高的制品模具溫度要高一些。制品模具溫度要高一些。 在生產中，一般充模時間為在生產中，一般充模時間為23s，保壓時間為，保壓時間為20120s。TPU模塑周期一般在模塑周期一般在2060s。5.4.3.4模壓及壓延成型（模壓及壓延成型（compression moulding ） 模壓工

24、藝比較簡單，將粒料和配合料送到密煉機模壓工藝比較簡單，將粒料和配合料送到密煉機中混煉，經壓片后，送到預熱的模具中，在中混煉，經壓片后，送到預熱的模具中，在17MPa的壓力下模壓的壓力下模壓15min，脫模冷卻即得制品。，脫模冷卻即得制品。壓延成型過程一般是：壓延成型過程一般是：指將指將TPU熔料及配料送到熔料及配料送到預熱的密煉機中塑煉，再通過預熱的密煉機中塑煉，再通過2個以上相同旋轉的輥筒個以上相同旋轉的輥筒間隙壓延成一定尺寸連續薄片，冷卻成型，再牽引出間隙壓延成一定尺寸連續薄片，冷卻成型，再牽引出來卷取。一般包括兩個階段：前段是配料、塑煉和向來卷取。一般包括兩個階段：前段是配料、塑煉和向壓

25、延機供料，后段包括壓延、牽引、冷卻、卷取等。壓延機供料，后段包括壓延、牽引、冷卻、卷取等。塑煉時塑煉時TPU材料溫度一般在材料溫度一般在140170(內摩擦生內摩擦生熱設備溫度無需這么高熱設備溫度無需這么高)。由于由于TPU熔料粘度大，一般需添加少量潤滑劑等熔料粘度大，一般需添加少量潤滑劑等助劑。助劑。5.4.3.5溶液成型工藝溶液成型工藝 熱塑性聚氨酯彈性體除了可熔融加工外，某些產熱塑性聚氨酯彈性體除了可熔融加工外，某些產品在某些強極性溶劑中有較好的溶解性，當有機溶劑品在某些強極性溶劑中有較好的溶解性，當有機溶劑揮發或除去后。揮發或除去后。TPU樹脂一般能結晶成型，因而可以樹脂一般能結晶成型

26、，因而可以采用溶液法加工成型，采用流延成膜、刷涂、噴涂和采用溶液法加工成型，采用流延成膜、刷涂、噴涂和浸漬等工藝進行加工。在加工中的主要控制參數一般浸漬等工藝進行加工。在加工中的主要控制參數一般包括：聚氨酯溶液的固含量、工作粘度，涂覆后的干包括：聚氨酯溶液的固含量、工作粘度，涂覆后的干燥速率等。燥速率等。 用于溶解用于溶解TPU粒料常用的粒料常用的溶劑有溶劑有N，N二甲基甲二甲基甲酰胺酰胺(DMF)、丙酮、甲乙酮、丙酮、甲乙酮(MEK)、乙酸乙酯、甲苯、乙酸乙酯、甲苯、四氫呋喃四氫呋喃(THF)、環已酮等、環已酮等，為了獲得良好的溶解性、，為了獲得良好的溶解性、體系粘度和揮發速率，可采用混合溶

27、劑。采用溶液法體系粘度和揮發速率，可采用混合溶劑。采用溶液法生產的生產的TPU溶液可直接用于加工。溶液可直接用于加工。 TPU溶液主要用于合成革溶液主要用于合成革/人造革、膠粘劑、涂料及人造革、膠粘劑、涂料及溶液法澆注薄膜等。溶液法澆注薄膜等。 合成革及人造革用聚氨酯樹脂屬于熱塑性聚氨酯，合成革及人造革用聚氨酯樹脂屬于熱塑性聚氨酯，一般采用一般采用溶液法生產溶液法生產，加入色粒料及其它助劑的聚氨，加入色粒料及其它助劑的聚氨酯溶液俗稱酯溶液俗稱“聚氨酯漿料聚氨酯漿料”，可采用多種加工方式，可采用多種加工方式，如如干式轉移涂層法干式轉移涂層法加工是指將聚氨酯漿料涂覆在離型加工是指將聚氨酯漿料涂覆在

28、離型紙上，溶劑揮發后將膠膜轉移輥貼到織物或革基布上紙上，溶劑揮發后將膠膜轉移輥貼到織物或革基布上而完成加工；而完成加工；濕法加工濕法加工是指浸漬或涂覆有聚氨酯漿料是指浸漬或涂覆有聚氨酯漿料的的“基布基布”在凝固水浴中浸泡，使在凝固水浴中浸泡，使DMFDMF與水充分交換，與水充分交換，在革表層產生一層含微孔的聚氨酯樹脂層。在革表層產生一層含微孔的聚氨酯樹脂層。 為了提高成品的耐熱及耐溶劑、耐水性能，可在為了提高成品的耐熱及耐溶劑、耐水性能，可在聚氨酯深夜中加入少量多異氰酸酯交聯劑，得到的聚聚氨酯深夜中加入少量多異氰酸酯交聯劑，得到的聚氨酯膜層為交聯型聚氨酯。此方法不適用于氨酯膜層為交聯型聚氨酯。

29、此方法不適用于PUPU革的濕革的濕法涂層工藝。法涂層工藝。5.4.4TPU的改性及聚合物合金的改性及聚合物合金 由于熱塑性聚氨酯具有優異的耐磨性、較高的由于熱塑性聚氨酯具有優異的耐磨性、較高的拉伸強度和伸長率，同時兼具低溫柔韌性，以及硬拉伸強度和伸長率，同時兼具低溫柔韌性，以及硬度范圍廣、承載能力大等性能，應用范圍十分廣泛，度范圍廣、承載能力大等性能，應用范圍十分廣泛，如汽車車體外部配件、電纜護套、工業膠管、齒輪、如汽車車體外部配件、電纜護套、工業膠管、齒輪、密封件、滑雪鞋和各種膠輪等。但由于密封件、滑雪鞋和各種膠輪等。但由于TPU生產成生產成本高，加工性能不如聚烯烴等，限制了它的應用。本高，

30、加工性能不如聚烯烴等，限制了它的應用。可以加入價格較低的其它聚合物，制得可以加入價格較低的其它聚合物，制得“合金合金”。 它可以和它可以和PVC、POM、PC、ABS、PS、PET等混合，制得等混合，制得“合金合金”。滿足不同性能要求。滿足不同性能要求。 熱塑性聚氨酯熱塑性聚氨酯硬度范圍從邵氏硬度范圍從邵氏A80至邵氏至邵氏D74、彈性模量在、彈性模量在101000MPa范圍范圍，一般的，一般的TPU樹脂還不能滿足工程制件，如汽車車體制樹脂還不能滿足工程制件，如汽車車體制件、保險杠、側門板及車門的要求，人們發現件、保險杠、側門板及車門的要求，人們發現用玻璃纖維作增強材料，可以明顯提高用玻璃纖維

31、作增強材料，可以明顯提高TPU材材料的力學性能。料的力學性能。20世紀世紀80年代以來，增強熱塑年代以來，增強熱塑性聚氨酯得到越來越多的應用。性聚氨酯得到越來越多的應用。 TPU用用玻璃纖維增強玻璃纖維增強后，后，力學性能如彎力學性能如彎曲模量、拉伸強度大幅度提高，彈性模量高曲模量、拉伸強度大幅度提高，彈性模量高達達5000MPa，耐熱性能明顯改善，熱膨脹系，耐熱性能明顯改善，熱膨脹系數與金屬相近。數與金屬相近。增強增強TPU在沖擊性能方向有在沖擊性能方向有較大優勢，彈性模量低于較大優勢，彈性模量低于2500MPa的增強的增強TPU受沖擊時不發生斷裂，是汽車車身大型受沖擊時不發生斷裂，是汽車車

32、身大型制件所需的重要材料。制件所需的重要材料。 玻璃纖維的用量、玻璃纖維長徑比及長玻璃纖維的用量、玻璃纖維長徑比及長度，對制成的增強度，對制成的增強TPU塑料的性能有重要影響。塑料的性能有重要影響。玻璃纖維越細，增強效果越好玻璃纖維越細，增強效果越好，如在玻纖表面，如在玻纖表面采用液體聚合物處理，可改善玻纖與采用液體聚合物處理，可改善玻纖與TPU的粘的粘接性，提高材料的撕裂強度、拉伸彈性模量和接性，提高材料的撕裂強度、拉伸彈性模量和沖擊強度。沖擊強度。 由于脆性玻璃纖維的加入，材料的韌性下由于脆性玻璃纖維的加入，材料的韌性下降，但下降幅度不大，當玻璃纖維的含量降，但下降幅度不大，當玻璃纖維的含

33、量20%（質量）時，受沖擊時增強（質量）時，受沖擊時增強TPU不斷裂，不斷裂，耐沖擊性能優于聚酰胺。耐沖擊性能優于聚酰胺。5.5混煉型聚氨酯彈性體（混煉型聚氨酯彈性體（MPU） 混煉型聚氨酯彈性體混煉型聚氨酯彈性體（millable PU，MPU）是研制最早的一類彈性體是研制最早的一類彈性體，主要加工特性是先，主要加工特性是先合成貯存穩定的固體生膠，再采用通用橡膠的合成貯存穩定的固體生膠，再采用通用橡膠的混煉機械進行加工，制得熱固性網狀分子結構混煉機械進行加工，制得熱固性網狀分子結構的聚氨酯彈性體。根據主鏈軟段結構，混煉型的聚氨酯彈性體。根據主鏈軟段結構，混煉型聚氨酯可分為聚酯型和聚醚型兩大類

34、根據硫化聚氨酯可分為聚酯型和聚醚型兩大類根據硫化劑不同分為劑不同分為S S硫化和硫化和DCPDCP硫化膠硫化膠。1 1. .混煉膠原料體系混煉膠原料體系 低聚物多元醇（已二酸系聚酯、低聚物多元醇（已二酸系聚酯、PTMGPTMG等）、二異等）、二異氰酸酯（氰酸酯（TDITDI、MDIMDI）、）、擴鏈劑（烯丙基甘油醚，三羥甲基丙烷單烯丙基醚）、填料（、填料（CBCB，SiOSiO2 2等）、等）、增塑劑（已二酸酯增塑劑、亞磷酸三甲酚酯等）、增塑劑（已二酸酯增塑劑、亞磷酸三甲酚酯等）、其它（交聯劑、水解穩定劑、防老劑等）其它（交聯劑、水解穩定劑、防老劑等）2.2.合成工藝合成工藝 混煉型聚氨酯生膠

35、的合成方法有預聚體法和一步混煉型聚氨酯生膠的合成方法有預聚體法和一步法兩種。多數采用預聚體法。合成時法兩種。多數采用預聚體法。合成時NCO/OHNCO/OH的摩爾的摩爾比一般比一般R R小于小于1 1，端基為羥基。通常，端基為羥基。通常R R取值取值0.850.850.980.98之間。之間。3.3.混煉工藝混煉工藝 混煉型聚氨酯生膠可采用通用橡膠的加工混煉型聚氨酯生膠可采用通用橡膠的加工設備加工。制品的收縮率主要取決于硫化溫設備加工。制品的收縮率主要取決于硫化溫度，硫化溫度越高收縮率越大。度，硫化溫度越高收縮率越大。4.4.硫化體系硫化體系 可采用可采用硫黃硫化體系、過氧化物硫化體系硫黃硫化

36、體系、過氧化物硫化體系和異氰酸酯硫化體系。和異氰酸酯硫化體系。5.5.混煉型聚氨酯彈性體的主要特點及應用混煉型聚氨酯彈性體的主要特點及應用混煉型聚氨酯彈性體的主要特點如下：混煉型聚氨酯彈性體的主要特點如下：可以采用通用橡膠的加工設備生產制品；可以采用通用橡膠的加工設備生產制品；與通用橡膠性能相比，其耐磨性好，撕裂強與通用橡膠性能相比，其耐磨性好，撕裂強度高，低硬度配方的壓縮永久變形小，耐油性度高，低硬度配方的壓縮永久變形小，耐油性也較好。也較好。混煉型聚氨酯彈性體的相對分子質量一般比混煉型聚氨酯彈性體的相對分子質量一般比澆注型聚氨酯彈性體高，從澆注型聚氨酯彈性體高，從1000010000到到3

37、000030000左左右，通過選擇不同的原料配比可得到門尼粘右，通過選擇不同的原料配比可得到門尼粘度不同的生膠。度不同的生膠。在混煉型聚氨酯彈性體中，可以添加炭黑、在混煉型聚氨酯彈性體中，可以添加炭黑、白炭黑等填充劑，以達到提高制品硬度和補白炭黑等填充劑，以達到提高制品硬度和補強的效果。強的效果。 混煉膠既可擠出成型，也可注射成型，混煉膠既可擠出成型，也可注射成型，在注射成型加工過程中，就交聯結構的熱穩定在注射成型加工過程中，就交聯結構的熱穩定性來說，在三種硫化體系的混煉膠中，它可以性來說，在三種硫化體系的混煉膠中，它可以制得硬度為邵制得硬度為邵A60A607070的制品。的制品。 混煉型聚氨

38、酯彈性體通常采用本體聚合混煉型聚氨酯彈性體通常采用本體聚合法生產。主要用來制作薄壁制品、膜制品、汽法生產。主要用來制作薄壁制品、膜制品、汽車防塵罩、傳動帶、油封、曲桿泵襯里、泥漿車防塵罩、傳動帶、油封、曲桿泵襯里、泥漿泵活塞等，還可用于坦克履帶板掛膠。泵活塞等，還可用于坦克履帶板掛膠。6.國內外幾種主要的混煉型聚氨酯彈性體國內外幾種主要的混煉型聚氨酯彈性體UrepanGrnthane S、SRVibrathaneElastothanAdiprene C、CMHA-1HA-5南京南京-S膠膠1.1.在選煤、礦山、冶金等行業的應用在選煤、礦山、冶金等行業的應用 聚氨酯彈性體是最符合礦山要求的非金屬

39、材料，聚氨酯彈性體是最符合礦山要求的非金屬材料，可取代部分金屬材料。用于礦山的聚氨酯彈性體制品可取代部分金屬材料。用于礦山的聚氨酯彈性體制品有篩板、彈性體襯里、運輸帶等。聚氨酯橡膠篩板品有篩板、彈性體襯里、運輸帶等。聚氨酯橡膠篩板品種有弛張篩板、張力篩板、條縫篩板等。聚氨酯橡膠種有弛張篩板、張力篩板、條縫篩板等。聚氨酯橡膠篩板具有優異的耐磨、耐水、耐油、吸振消聲、強度篩板具有優異的耐磨、耐水、耐油、吸振消聲、強度高、與金屬骨架粘接牢等特性，噪音小，自清理效果高、與金屬骨架粘接牢等特性，噪音小，自清理效果好，并減輕篩機負荷，節省能耗，延長了篩機壽命，好，并減輕篩機負荷，節省能耗，延長了篩機壽命，

40、篩分的質量高。篩分的質量高。5.6聚氨酯彈性體的應用聚氨酯彈性體的應用 許多礦山設備如搖床、浮選機、特種許多礦山設備如搖床、浮選機、特種選礦機、族流器、螺旋流槽、粉碎機、磁選礦機、族流器、螺旋流槽、粉碎機、磁選機、管道和彎頭，接觸碎石等物料，需選機、管道和彎頭，接觸碎石等物料，需要耐磨的襯里；礦用單軌吊車的鋼芯聚氨要耐磨的襯里；礦用單軌吊車的鋼芯聚氨酯驅動輪、阻燃抗靜電的聚氨酯輸送帶、酯驅動輪、阻燃抗靜電的聚氨酯輸送帶、設備電纜設備電纜TPUTPU護套、防塵圈、減震塊等，聚護套、防塵圈、減震塊等，聚氨酯彈性體是首選的材料。氨酯彈性體是首選的材料。聚氨酯膠輪聚氨酯膠輪聚氨酯篩板（網）聚氨酯篩板（

41、網）設備襯里設備襯里旋流器旋流器2.聚氨酯膠輥聚氨酯膠輥 聚氨酯膠輥是一類性能優異的聚氨酯橡膠制品，聚氨酯膠輥是一類性能優異的聚氨酯橡膠制品，一般采用澆注工藝在鋼或鐵輥外覆一層聚氨酯彈性一般采用澆注工藝在鋼或鐵輥外覆一層聚氨酯彈性體而成。體而成。根據用途分種類有：根據用途分種類有：糧食加工的礱谷膠輥，糧食加工的礱谷膠輥，造紙工業中的擠壓膠輥和軋漿膠輥，紡織工業中用造紙工業中的擠壓膠輥和軋漿膠輥，紡織工業中用作拉絲輥、牽伸輥和切絲輥等，木材、玻璃和包裝作拉絲輥、牽伸輥和切絲輥等，木材、玻璃和包裝工業所用的傳動軸承膠輥，印染機械用各種膠輥，工業所用的傳動軸承膠輥，印染機械用各種膠輥，各種儀器用小型

42、膠輥，輸送系統用傳送膠輥，印刷各種儀器用小型膠輥，輸送系統用傳送膠輥，印刷膠輥，金屬冷軋用傳送膠輥，金屬鋼板彩涂膠輥等膠輥，金屬冷軋用傳送膠輥，金屬鋼板彩涂膠輥等等等，這些膠輥的膠層都可以用聚氨酯彈性體制作。，這些膠輥的膠層都可以用聚氨酯彈性體制作。 膠輥大多數采用澆注工藝制造，一般采膠輥大多數采用澆注工藝制造，一般采用把鋼芯放在圓筒型模具中央澆注彈性體成用把鋼芯放在圓筒型模具中央澆注彈性體成型。特殊的膠輥可采用離心澆注法或旋轉澆型。特殊的膠輥可采用離心澆注法或旋轉澆注法。旋轉澆注法無需模具，采用室溫硫化注法。旋轉澆注法無需模具，采用室溫硫化澆注彈性體體系，總加工時間縮短。澆注彈性體體系，總加

43、工時間縮短。聚氨酯膠輥聚氨酯膠輥聚氨酯膠輥聚氨酯膠輥3.3.聚氨酯膠輪及輪胎聚氨酯膠輪及輪胎 聚氨酯彈性體承載能力大、耐磨、耐油，與金聚氨酯彈性體承載能力大、耐磨、耐油，與金屬骨架粘接牢固，可用于制造在各種傳動機構中廣屬骨架粘接牢固，可用于制造在各種傳動機構中廣泛使用的膠輪，如；生產線傳送帶用托輪、導輪，泛使用的膠輪，如；生產線傳送帶用托輪、導輪，纜車的滑輪，等等。體育娛樂方向，高檔溜冰鞋旱纜車的滑輪，等等。體育娛樂方向，高檔溜冰鞋旱冰輪及滑板車的輪子都采用聚氨酯制造。聚氨酯膠冰輪及滑板車的輪子都采用聚氨酯制造。聚氨酯膠輪還具有耐油、韌性好、附著力強等特點，在礦用輪還具有耐油、韌性好、附著力強

44、等特點，在礦用單軌吊車、齒軌車及清洗車等車輛上使用效果十分單軌吊車、齒軌車及清洗車等車輛上使用效果十分明顯。聚氨酯還用于很小的電子和精密儀器傳動輪、明顯。聚氨酯還用于很小的電子和精密儀器傳動輪、各種萬向輪等。各種萬向輪等。 還有微發泡輪胎，還有微發泡輪胎，PUPU發泡填充輪胎等。發泡填充輪胎等。聚氨酯膠輪聚氨酯膠輪高檔溜冰鞋旱冰輪及滑板車的輪子高檔溜冰鞋旱冰輪及滑板車的輪子聚氨酯充氣輪胎聚氨酯充氣輪胎免充氣聚氨酯備用輪胎免充氣聚氨酯備用輪胎聚氨酯灌注輪胎聚氨酯灌注輪胎聚氨酯實心輪胎聚氨酯實心輪胎4.機械配件機械配件 各種密封圈、減震塊、聯軸節、汽車防滑鏈等各種密封圈、減震塊、聯軸節、汽車防滑鏈

45、等。梅花聯軸節梅花聯軸節減震塊減震塊5.鞋材鞋材 聚氨酯彈性體具有緩沖性能好，質輕、耐聚氨酯彈性體具有緩沖性能好，質輕、耐磨、防滑等特點，加工性能好，已成為制鞋工磨、防滑等特點，加工性能好，已成為制鞋工業中一種重要的鞋用合成材料，制造棒球鞋、業中一種重要的鞋用合成材料，制造棒球鞋、高爾夫球、足球等的運功鞋、鞋底、鞋跟、鞋高爾夫球、足球等的運功鞋、鞋底、鞋跟、鞋頭，以及滑雪鞋、安全鞋、休閑鞋等。用于鞋頭，以及滑雪鞋、安全鞋、休閑鞋等。用于鞋材的聚氨酯材料有澆注型微孔彈性體及熱塑性材的聚氨酯材料有澆注型微孔彈性體及熱塑性聚氨酯彈性體等，以微孔彈性體鞋底為主。聚氨酯彈性體等，以微孔彈性體鞋底為主。

46、聚氨酯微孔彈性體質輕，耐磨性又好受到制聚氨酯微孔彈性體質輕，耐磨性又好受到制鞋廠商的青睬。制品密度低，比傳統的橡膠底和鞋廠商的青睬。制品密度低，比傳統的橡膠底和PVCPVC鞋材要輕得多。在國內微孔聚氨酯能彈性體主要用鞋材要輕得多。在國內微孔聚氨酯能彈性體主要用于旅游鞋、皮鞋、運動鞋、涼鞋等的鞋底及鞋墊，于旅游鞋、皮鞋、運動鞋、涼鞋等的鞋底及鞋墊，國外主要可用于需耐磨性和彈性的特殊運動鞋鞋底，國外主要可用于需耐磨性和彈性的特殊運動鞋鞋底，設計可多樣化。設計可多樣化。TPUTPU鞋后跟具有高耐磨性。可在注射鞋后跟具有高耐磨性。可在注射成型中加入可熱分解發泡劑，制成發泡成型中加入可熱分解發泡劑，制成

47、發泡TPUTPU彈性鞋材。彈性鞋材。PU鞋材鞋材PU鞋材鞋材返回目錄返回目錄6.6.模具襯里以及鈑金零件成型用沖裁模板模具襯里以及鈑金零件成型用沖裁模板等等 用常規鋼制沖模沖裁薄片零件，斷口常用常規鋼制沖模沖裁薄片零件，斷口常有毛刺。用聚氨酯橡膠代替傳統鋼模的沖壓有毛刺。用聚氨酯橡膠代替傳統鋼模的沖壓技術是金屬薄板沖壓技術的一次飛躍，能大技術是金屬薄板沖壓技術的一次飛躍，能大幅度縮短模具制造周期，延長模具使用壽命，幅度縮短模具制造周期，延長模具使用壽命，降低成型零件的生產成本并提高零件表面降低成型零件的生產成本并提高零件表面質量和尺寸精度，特別適用于中小批量和單質量和尺寸精度，特別適用于中小批

48、量和單件產品的試制生產，對薄而復雜的沖壓零件件產品的試制生產，對薄而復雜的沖壓零件更加適合。更加適合。 在瓷磚及陶瓷生產線上，采用在瓷磚及陶瓷生產線上，采用PUPU彈性體內襯模彈性體內襯模具可降低生產成本，提高生產效率和成品率。聚氨具可降低生產成本，提高生產效率和成品率。聚氨酯可制造混凝土模具，采用氨酯模具可復制各種花酯可制造混凝土模具，采用氨酯模具可復制各種花紋，生產裝飾性砌塊，五金模具沖壓生產中采用聚紋，生產裝飾性砌塊，五金模具沖壓生產中采用聚氨酯彈性體棒、管及板墊代替金屬彈簧作緩沖構件，氨酯彈性體棒、管及板墊代替金屬彈簧作緩沖構件，彈性高、柔韌性、原縮變形強度高，不損壞模具。彈性高、柔韌

49、性、原縮變形強度高，不損壞模具。鈑金用鈑金用PU彈性體彈性體鈑金用鈑金用PU彈性體彈性體7.醫用彈性制品醫用彈性制品 醫用聚氨酯彈性體在國外以熱塑性聚氨酯醫用聚氨酯彈性體在國外以熱塑性聚氨酯為主，也有少量澆注型聚氨酯彈性體及微孔彈為主，也有少量澆注型聚氨酯彈性體及微孔彈性體。由于聚氨酯彈性體的高強度、耐磨、具性體。由于聚氨酯彈性體的高強度、耐磨、具生物相容性、無增塑劑和其它小分子惰性添加生物相容性、無增塑劑和其它小分子惰性添加劑、在醫用高分子材料中占有重要的地位。劑、在醫用高分子材料中占有重要的地位。 醫用聚氨酯制品有聚氨酯胃鏡軟管、醫用醫用聚氨酯制品有聚氨酯胃鏡軟管、醫用軟管、人工以及隔膜及包囊材料、聚氨酯彈性軟管、人工以