M-CDEA在聚氨酯弹性体中的应用研究
M-CDEA在聚氨酯弹性体中的应用研究
李建陈海良陈由亮刘兆阳
（山东东大一诺威聚氨酯有限公司 255000）
摘要：分别以聚ε-己内酯多元醇(PCL)、聚四氢呋喃醚二元醇(PTMG)和甲苯二异氰酸酯(TDI)为原料合成聚氨酯预聚体，分别用M-CDEA[4,4′-亚甲基-双-(3-氯-2,6-二乙二基苯胺)]和3,3’-二氯-4,4’-二氨基二苯基甲烷(MOCA)作为扩链剂合成聚氨酯弹性体，比较了两种不同扩链剂对聚氨酯弹性体的力学性能和耐热性能的影响。实验结果表明：与MOCA相比，由M-CDEA 扩链的聚氨酯弹性体的硬度、撕裂强度、回弹和耐磨性较高。DSC和TG测试结果表明：经M-CDEA扩链的聚氨酯弹性体的耐热性能优于MOCA。
关键词：M-CDEA；扩链剂；耐热性，聚氨酯弹性体
聚氨酯弹性体(PUE)具有优异的耐磨、耐溶剂和耐氧老化性能，且又具有高的抗冲击性、撕裂强度和延伸率，其硬度、柔韧性和弹性可在较广范围内调节，在许多工业领域得到广泛应用[1-3]。扩链剂是浇注型聚氨酯体系预聚体的固化剂，用于聚氨酯弹性体的扩链剂比较多，通常分为胺类和醇两类。浇注型聚氨酯弹性体工艺中普遍使用二胺扩链剂。芳香族二胺的反应活性比脂肪族二胺的低得多，使得浇注工艺具有良好的可操作性，浇注型聚氨酯中常用的是MOCA (3,3’-二氯-4,4’-二氨基二苯基甲烷)。由于MOCA分子中含有两个苯环，并且生成的脲基具有较强的极性，这些因素在很大程度上赋予聚氨酯弹性体较高的力学强度。但是MOCA对人体的危害性问题一直在被人们关注。M-CDEA[4,4′-亚甲基-双-(3-氯-2,6-二乙二基苯胺)]是一种新型的芳香族二胺扩链剂，其结构式如图-1，它是一种白色固体，是一种低毒性，安全的二胺扩链剂，同时采用M-CDEA合成的聚氨酯弹性体制品动态生产热小，耐热性好，制品的硬度更高，成品的综合性能更好。
本实验分别采用M-CDEA和MOCA作为扩链剂，以不同的多元醇结构作为软段，合成出不同软硬段结构的聚氨酯弹性体，并对其性能进行了研究和比较，还通过DSC和TG分析对其热性能进行了表征。
图-1 M-CDEA的分子结构式
Fig.1Molecular formula of M-CDEA
1 实验部分
1.1 原料
聚ε-己内酯多元醇(PCL)：羟值11256mgKOH／g，日本大赛璐公司；
聚四氢呋喃醚二元醇(PTMG)：羟值112 mg(KOH)/g，巴斯夫公司；
甲苯二异氰酸酯(TDI-100)，纯度98%，东大一诺威聚氨酯有限公司；MOCA，苏州湘园特种精细化工公司；
M-CDEA，苏州湘园特种精细化工公司。
1.2试样制备
1.2.1 聚氨酯预聚体的合成
将多元醇升温至100~110℃，真空脱水2.5h，然后将其降温至50~60℃，加入计量好的异氰酸酯，快速搅拌，待温度稳定后，缓慢升温并控制为80~85℃，并在80~85℃条件下保温反应2~3 h，取样分析NCO的质量分数与设计值基本相符，再真空脱泡20~30 min。密封保存待用。
1.2.2 聚氨酯弹性体标准试片制备
称取一定量的预聚体（保持温度80±5℃），在快速搅拌下加入计量好的扩链剂，迅速搅拌均匀，浇注到预热至120℃并涂有脱模剂的平板模具中，待达到凝胶点时，合上模具，加压硫化30~60min后脱模，并在100℃的烘箱中后硫化10h，即制得PUE试片。
1.3 性能测试
制得的聚氨酯弹性体试片，在室温下放置一周后进行如下物性测试。
(1)聚氨酯弹性体应力应变性能(拉伸强度、扯断伸长率)测试执行GB/T528-1998标准；邵氏硬度测试按GB/T531-1999测定；撕裂强度测试按GB/529-1999测定；冲击弹性测试执行GB/T1681-1991标准；阿克隆磨耗执行GB/T1689-1998标准。
(2) TG测试采用德国NETZSCH的TG209型热天平，升温速率10℃·min-1，N2保护，升温范围0℃~600℃；DSC测试采用瑞士METTLER-TOLEDO公司的DSC822e型差示扫描量热仪，升温速率10℃·min-1，N2保护，升温范围25℃~250℃。
2 结果与讨论
2.1两种不同扩链剂对合成工艺性能的影响
分别用M-CDEA和MOCA两种扩链剂用于PCL-TDI预聚体和PTMG-TDI 预聚体的合成，测得其工艺性如表1所示。由表-1可以看出，以M-CDEA作为扩链剂，合成聚氨酯弹性体时，其凝胶时间明显比MOCA作为扩链剂的要快，可见M-CDEA的活性要比MOCA高。因为M-CDEA苯环上吸电子基团-Cl与氨基的距离较MOCA远，提高了氨基的反应活性，因而M-CDEA的活性要比MOCA的高。
M-CDEA熔点88~90℃,白色固体，融化后呈透明液体，随着温度的降低，M-CDEA的粘度增大，当温度在70℃左右时其粘度明显增加，并且容器挂壁较多，如果继续降低温度，在40℃左右时其流动性降至最低值，但M-CDEA的外观还
是透明液体，反复加热其颜色的变化影响不大。由于M-CDEA的反应活性较大，因此应尽量降低M-CDEA的混合温度和预聚体的温度，以延长制品的流动性，提高工艺操作性能，通过实验选用M-CDEA的温度为75℃，预聚体温度为80℃左右是适合的。普通MOCA，浅黄色固体，熔点大于98℃，在高温或长时间加热时会氧化，使颜色变深，当温度降低时会结晶析出，直至变成黄色固体。如果温度过低，和预聚体组分混合后会有MOCA析出，在制品内部出现雪花状MOCA晶体，影响制品质量和外观。
表-1 两种不同扩链剂对合成工艺性能的影响
PCL+ M-CDEA
PCL+
M-CDEA
PCL+
MOCA
PTMG+
M-CDEA
PTMG+
M-CDEA
PTMG+
MOCA
NCO﹪含量 5.0 5.0 5.0 6.2 6.2 6.2
扩链剂温度
/℃
90 75 100 90 75 100
预聚体温度
/℃
84 80 84 84 80 84
凝胶时间/秒110 150 366 100 126 360 注：PCL+ M-CDEA表示软段为PCL结构的预聚体和扩链剂为M-CDEA制备的PUE，以下如此类推。
2.2不同扩链剂对聚氨酯弹性体性能的影响
表-2 不同聚氨酯弹性体的力学性能
Tab.2 The mechanics properties of different polyurethane elastomers
PCL+ M-CDEA PCL+MOCA
PTMG+
M-CDEA
PTMG+ MOCA
NCO%含量 5.0 5.0 6.2 6.2
硬度97 A92 A58D 52D
拉伸强度/Mpa 52.0 55.3 52.5 49.3
撕裂强度/kN·m-1102.2 96.4 101.7 97.6
伸长率/﹪420 500 380 420
回弹/﹪25 15 31 26
磨耗/cm3 /1.61km 0.0291 0.0446 0.0295 0.0319
制品外观透明半透明透明半透明分别用不同扩链剂M-CDEA和MOCA与软段结构为PCL类型预聚体和
PTMG型预聚体反应，合成出一系列聚氨酯弹性体，其力学性能的变化规律如表-2所示。从表-2中还可以看出，以M-CDEA作为扩链剂的聚氨酯弹性体其撕裂强度、硬度和回弹比MOCA的要高，并且其耐磨性能要比MOCA的好。这可能是由于M-CDEA改善了聚氨酯弹性体的微相分离结构，促进了软段和硬段结构的两相分离，软段及硬段能够通过分散聚集形成独立的微区，从而使软段相的链段运动活性增强，所以其回弹和撕裂强度有所提高，因而提高了聚氨酯弹性体的力学性能。
2.3不同聚氨酯弹性体的DSC分析
图-2 PU1的DSC曲线图-3 PU2的DSC曲线
Fig.2 DSC curve of the PU1 Fig.3 DSC curve of the PU2
图-4 PU3的DSC曲线图-5 PU4的DSC曲线Fig.4 DSC curve of the PU3 Fig.5 DSC curve of the PU4 为了测试聚氨酯弹性体的耐热性能，我们分别对PU1(PCL+ M-CDEA)，PU2(PCL+MOCA)，PU3(PTMG+ M-CDEA)和PU4(PTMG+ MOCA)进行了DSC测试，测试结果如图-2，图-3，图-4和图-5所示。从PU1和PU2的DSC曲线中可以看出，PU1和PU2的DSC曲线上硬相区熔化峰较弱甚至几乎没有，这表明聚ε-己内酯多元醇(PCL)为软段结构的聚氨酯弹性体相分离程度较差，微相中存在着链段之间的混合，在软链段相区中包含着硬链段。但是对比PU1和PU2的DSC 曲线可以看出，PU1的硬相区熔化峰较PU2的要强，这表明以M-CDEA作为扩链剂能改善聚氨酯弹性体的微相分离结构。另外从PU3和PU4的DSC曲线中可
以看出，PU3的硬相区熔化峰出现在241.8℃，而PU4的硬相区熔化峰出现在202℃，这表明以M-CDEA作为扩链硬段结构，能明显提高聚氨酯弹性体的耐热性能。
2.4不同聚氨酯弹性体的TG分析
图-6不同PUE的TG曲线
Fig.6 TG curve of different PUE
图-7不同PUE的DTG曲线
Fig.7 DTG curve of different PUE
图-6和图-7分别是PU1、PU2、PU3和PU4的热失重(TG)及微分热失重(DTG)曲线。从TG曲线可以看出，PU3、PU4的降解曲线的斜率要比PU1和PU2的小，这表明以PTMG作为软段合成的聚氨酯弹性体的热稳定性比PCL作为软段的聚氨酯弹性体要好。另外从DTG的曲线图上可以看出，PU1比PU2的极大热失重峰对应的热分解温度高出5.6℃，PU3和PU4的DTG曲线上存在两步热失重过程，
其中PU3的第二步热失重所对应的极大热失重峰所对应的热分解温度要比PU4的高5.6℃，这表明采用M-CDEA为扩链剂的聚氨酯弹性体的耐热性要比MOCA 的好。PU1、PU2的DTG曲线上只存在一个极大热失重峰，表明以PCL作为软段合成的聚氨酯弹性体分子量分布比较均匀；而PU3、PU4的DTG曲线上存在两步热失重过程，热失重的第一阶段失去的可能是未交联的低分子物质和交联的分子量较低的物质。总上可知，以PTMG做为软段，经M-CDEA扩链的聚氨酯弹性体耐热性能最好。
3 结论
(1)用M-CDEA作扩链剂合成的聚氨酯弹性体比MOCA制得的聚氨酯弹性体具有更好的硬度、撕裂强度、弹性和耐磨性，但是M-CDEA的活性较MOCA的要高，釜中寿命较短。
(2)DSC和TG测试结果表明：经过M-CDEA扩链的聚氨酯弹性体耐热性能优于经过MOCA扩链的聚氨酯弹性体。
参考文献
[1]山西省化工研究所.聚氨酯弹性体[M].北京:化学工业出版社,1985.157-162
[2] 杨雪萍，国外聚氨酯弹性体发展新动态[J]，科技情报开发与经济，2001，11(4)：74-75
[3] Wang C B, Cooper S L. Morphology and properties of segmentedpolyether polyurethanes[J].
Macromolecules,1983, 16(5): 775~786
聚氨酯弹性体的制备与改性.doc
1.1 For personal use only in study and research; not for commercial use 1.2 1.3 聚氨酯弹性体概述 聚氨酯的分子结构中含有氨基甲酸酯重复链节的高分子。它是由异氰酸脂单 体和含活泼氢的化合物逐步聚合而成。由于聚氨酯分子结构中存在大量的极性 键，以及分子间稳定的氢键，因此聚氨酯具有许多优异的性能，尤其是物理机械 性能好，耐磨，附着能力强，优良的耐高温、低温性能，耐腐蚀性优良，电性能良 好等等[1～3]。聚氨酯的用途十分广泛：可用于制造弹性纤维、弹性体、涂料、胶 黏剂、软、硬泡沫塑料、人造革等等。随着科学技术地不断发展，聚氨酯弹性 体的性能不断得到提升，新产品层出不穷，广泛应用在国防、航天、石油、医疗、体育、建材等领域，应用前景十分广阔。 For personal use only in study and research; not for commercial use 聚氨酯弹性体又称聚氨酯橡胶（ PUR），它属于特种合成橡胶。传统上按聚氨酯弹性体加工特性的不同，把它分为浇注型（ CPU）、热塑型（ TPU）和混炼型（MPU）三大类。混炼型聚氨脂弹性体是采用聚醚多元醇和异氰酸酯反应制得的固体生胶状聚合物，利用传统橡胶加工机械和加工程序，进行塑炼混炼，用模具硫化成型。浇注型聚氨脂弹性体，它是采用聚醚多元醇和异氰酸脂、扩链剂等配合剂经两步或一步法合成的线型液态聚合物，它是液体状态浇注在模具中，加热、熟化使其转化成具有一定网状结构的橡胶状固体。热塑性聚氨脂弹性体，它是使用聚醚多元醇和异氰酸酯反应生成线型的聚合物，然后经过加工成为颗粒状固 体。 聚氨酯弹性体是弹性体比较特殊的一类，其原材料种类很多，配方多种多样，可调范围很大[4～6]。聚氨酯弹性体硬度范围很宽，是介于橡胶与塑料之间一类特 殊的高分子材料。 1.4 聚氨酯弹性体合成的原料
聚氨酯弹性体制与改性
聚氨酯弹性体制与改性
————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：
1.1聚氨酯弹性体概述 聚氨酯的分子结构中含有氨基甲酸酯重复链节的高分子。它是由异氰酸脂单体和含活泼氢的化合物逐步聚合而成。由于聚氨酯分子结构中存在大量的极性键，以及分子间稳定的氢键，因此聚氨酯具有许多优异的性能，尤其是物理机械性能好，耐磨，附着能力强，优良的耐高温、低温性能，耐腐蚀性优良，电性能良好等等[1～3]。聚氨酯的用途十分广泛：可用于制造弹性纤维、弹性体、涂料、胶黏剂、软、硬泡沫塑料、人造革等等。随着科学技术地不断发展，聚氨酯弹性体的性能不断得到提升，新产品层出不穷，广泛应用在国防、航天、石油、医疗、体育、建材等领域，应用前景十分广阔。 聚氨酯弹性体又称聚氨酯橡胶（PUR），它属于特种合成橡胶。传统上按聚氨酯弹性体加工特性的不同，把它分为浇注型（CPU）、热塑型（TPU）和混炼型（MPU）三大类。混炼型聚氨脂弹性体是采用聚醚多元醇和异氰酸酯反应制得的固体生胶状聚合物，利用传统橡胶加工机械和加工程序，进行塑炼混炼，用模具硫化成型。浇注型聚氨脂弹性体，它是采用聚醚多元醇和异氰酸脂、扩链剂等配合剂经两步或一步法合成的线型液态聚合物，它是液体状态浇注在模具中，加热、熟化使其转化成具有一定网状结构的橡胶状固体。热塑性聚氨脂弹性体，它是使用聚醚多元醇和异氰酸酯反应生成线型的聚合物，然后经过加工成为颗粒状固体。 聚氨酯弹性体是弹性体比较特殊的一类，其原材料种类很多，配方多种多样，可调范围很大[4～6]。聚氨酯弹性体硬度范围很宽，是介于橡胶与塑料之间一类特殊的高分子材料。 1.2聚氨酯弹性体合成的原料 透明聚氨酯弹性体通常由低聚物多元醇、二异氰酸酯和醇类扩链剂反应合成，有出色的耐介质、耐环境性能,相容性好，对多种基材粘接性强，在机械、建筑、汽车制造、医药以及航空航天等领域得到了广泛的应用[7,8]。透明聚氨酯弹性体的研究多集中于以4,4-二异氰酸酯(MDI)、甲苯二异氰酸酯(TDI)、1, 6 - 己二异氰酸酯(HDI)和异氟而酮二异氰酸酯(IPDI)等作为硬段的聚氨酯弹性体[9]。环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)是典型的不变黄脂肪(环)族异氰酸酯, 因结构中含有六元环,其耐热性较普通脂肪族异氰酸酯有较大提高，同时由于结构中不含苯环,耐环境性能优异。
聚氨酯弹性体的特性及应用
聚氨酯弹性体的特性与应用 1. 聚氨酯弹性体的特性 聚氨酯弹性体的综合性能出众， 任何其他橡胶和塑料都无与伦比。 而且聚氨 酯弹性体可根据加工成型的要求进行加工， 几乎能用高分子材料的任何一种常规 工艺加工，如混炼模压、液体浇注、熔融注射、挤出、压延、吹塑、胶液涂覆、 纺丝和机械加工等。聚氨酯弹性体的用途十分广泛，产品几乎遍及多用领域。 聚氨酯弹性体综合性能出众， 主要表现在弹性体兼备了从橡胶到塑料的许多宝贵 特性。 （1）硬度范围宽。而且在高硬度下仍具有良好的橡胶弹性和伸长率。 （2）强度高。在橡胶硬度下他们的拉伸强度和撕裂强度比通用橡胶高得多； 在塑料硬度下，他们的冲击强度和弯曲强度又比塑料高得多。 （3）性能的可调节范围大。多项物理机械性能指标均可通过对原材料的选择 和配方的调整，在一定范围内变化，从而满足用户对制品性能的不同要求 （4）耐磨。有“耐磨橡胶”的佳称。特别是在有水、油等润湿介质存在的工 作条件下， 其耐磨性往往是普通橡胶材料的几倍到几十倍。 金属材料如钢铁等虽 然很坚硬， 但并不一定耐磨， 如黄河灌溉区的大型水泵， 其过流部件金属口环和 保护圈经过大量泥沙的冲刷， 用不了几百小时就严重磨损漏水， 而采用聚氨酯弹 性体包覆的口环和保护圈则连续运行 1800 小进仍未磨损。其它如碾米用的砻谷 机胶辊、选煤用的振动筛筛板、 运动场的径赛跑道、 吊车铲车用的动态油密封圈、 电梯轮和旱冰鞋轮等等也都是聚氨酯弹性体的用武之地。在此需提到的一点是， 要提高中低硬度聚氨酯弹性体制件的摩擦系数，改善在承载负荷下的耐磨性能， 可在这类聚氨酯弹性体中添加少量二硫化铝、石墨或硅油等润滑剂。 耐油。聚酯型聚氨酯弹性体的耐油性不低于丁腈橡胶， 与聚硫橡胶相当。 耐臭氧性能优良。 吸震、抗辐射和耐透气性能好。 加工方式多样，适用性广泛。聚氨酯弹性体既可跟通用橡胶一样采用塑 炼、混炼、硫化工艺成型（指MPU ）也可以制成液体橡胶，浇注模压成型或喷涂、 灌封、离心成型（指CPU ）还可以制成颗粒料，与普通塑料一样，用注射、挤出、 压延、吹塑等工艺成型（指CPU 。模压或注射成型的制件，在一定的硬度范围内， 还可以进行切割、修磨、钻孔等机械加工。加工的多样性，使聚氨酯弹性体的适 用性十分广泛，应用领域不断扩大。 这些优点正是聚氨酯弹性体在军工、 航天、声学、 生物学等领域获得广泛应 用的原因。 聚氨酯弹性体的不足方面： （1）内生热大，耐高温性能一般，特别是耐湿热性能不好。正常使用温度 范围是-40~120C 使用。若需在高频振荡条件或高温条件下长期作用，则必须在 结构设计或配方上采取相应改性措施。 （2）不耐强极性溶剂和强酸碱介质。在一定温度下，醇、酸、酮会使 聚氨酯弹性体溶胀和降解，氯仿、二氯甲烷、二甲基甲酰胺、三氯乙烯等溶剂在 常温下就会使聚氨酯弹性体溶胀 下面详细介绍聚氨酯弹性体的主要性能。 是普通橡胶材料的几倍到几十倍。 5） 6） 7） 8）
浇注型聚氨酯..
浇注型聚氨酯 1概述 聚氨酯弹性体（PUE，PolyurethaneElastomer）是一类综合性能优良的高分子合成材料,包含有浇注型聚氨酯弹性体(CPU)、热塑型聚氨酯弹性体(TPU)和混炼型聚氨酯弹性体(MPU),微孔聚氨酯弹性体、聚氨酯防水材料、鞋底材料、铺装材料等。 CPU 在加工前成型前为粘性液体，故有“液体橡胶”之称，它是以液态低聚物多元醇、异氰酸酯和小分子扩链剂为原料，使用液体混合浇注的加工成型方法，经扩链交联反应得到固化交联的高弹性产物。CPU 成型工艺简单，形成的弹性体分子完整程度高，最大限度发挥了聚氨酯弹性体的特点，综合性能也优于 MPU 和 TPU，因而成为聚氨酯弹性体中产量最大、应用范围最广的品种。在许多工业领域中，CPU 正在逐步地取代传统金属和硫化橡胶，取得越来越广泛的应用。浇注法也是本课题制备聚氨酯弹性体采用的方法。MPU 加工的第一步是合成高粘度、储存稳定、可以混炼加工的聚氨酯生胶（线性分子，分子量为 20 000~30 000），然后在开炼机或密炼机中将其与硫化剂、促进剂、补强性填料等相混合，经成型最后硫化成具有弹性体物理化学性能的聚氨酯弹性体，可以看到，MPU 的加工方法和传统橡胶相似，因而是最早获得工业生产和应用的一种聚氨酯弹性体，但 MPU 的性能比 CPU 和 TPU 差，硬度一般在 ShoreA55~A80，工艺复杂，产量较小。TPU 常采用一步法生产，即将聚合物多元醇、二异氰酸酯和小分子扩链剂混合，在双螺杆反应器中反应，然后切粒和干燥，使用塑料挤出、注射成型的加工方法进行生产。TPU 的数均分子量较大，硬度较高。 聚氨酯弹性体是由相对分子质量大的聚醇软段和相对分子质量低的二异氰酸酯与二胺或二醇合成的硬段所构成的弹性体。软段提供弹性体的韧性、弹性和低温性能；硬段贡献弹性体的刚性、强度以及耐热性[1]。 聚氨酯弹性体具有优异的综合性能，因而广泛应用于各种领域。聚氨酯胶辊、胶轮、筛板、密封件等仍然是浇注型聚氨酯弹性体的重要产品，质量在提高、品种在增加、应用领域在扩大是其发展趋势。阻燃、耐热、阻尼、低摩擦型等聚氨酯弹性体具有广阔的市场空间和发展前景，已引起业界的高度重视。 聚氨酯弹性体分子中有大量的极性基团,同时氨基甲酸酯键可以使分子链之间形成较强的氢键交联。有效地防止了应力作用下分子链之间的滑移,使其不仅具有较高的力学性能、突出的耐磨性,还具有耐油、耐水、耐臭氧、耐辐射、耐低温、气密性 1
耐磨聚氨酯弹性体的应用
耐磨聚氨酯弹性体的应用—— 实心轮、球磨机衬里、矿石筛板及筛网 聚氨酯弹性体耐磨材料在我国矿业中的应用已经比较广泛，在采矿的提升、研磨、分级、筛分脱水、输送等工艺过程中，绝大部分的设备都需要使用聚氨酯弹性体作为结构件．聚氨酯弹性体耐磨材料的实用实例有矿石筛板、筛网、实心轮、球磨机衬里等。 一、提升机摩擦衬垫 摩擦式提升机是我国矿山主要的提升设备，摩擦衬垫是其关键部件之一，提升机就是靠它和钢丝绳间的摩擦力来提升重物，同时起到保护钢丝绳的目的，衬垫的失稳或失效会造成重大的财产损失或人员伤亡，提升机型号不同，所需摩擦衬垫数量也不同，小到几公斤，大到一吨多．目前国内常用的衬垫材料主要是PVC、酚醛树脂或皮革等，聚氨酯弹性体制作的摩擦衬垫有较高的强度和很高的断裂延伸率，摩擦磨损性能优良，可以显著提高提升机的摩擦性能及其使用寿命。 二、聚氨酯弹性体实心轮 聚氨酯弹性体实心轮适用于各种重型搬运车辆，如单轨运输车、齿轨车的驱动轮等．现以潞安矿务局漳村矿使用的单轨吊车驱动轮为例，该矿过去每年需购各种材料的驱动轮350件，耗资20多万元，自从使用山西省化工研究所制作的聚氨酯驱动轮，全年仅使用50余个，耗资不足3万元，降低成本85％，且金属骨架还可以回收再利用，并减轻了维护工作量。 三、球磨机衬里 球磨机是我国用于研磨矿石的主要设备，衬里是球磨机的主要易损件．聚氨酯弹性体衬里的耐磨性比氧化铝瓷衬里高一个数量级，综合使用寿命成倍延长，因而减少了球磨机维修和更换衬里的停产时间，有效提高了设备利用率；聚氨酯弹性体衬里的厚度只有氧化铝瓷衬的1／4至1／3，扩大了球磨机容积，投料量最多可以增加约50％，提高了单台球磨机的生产效率；聚氨酯弹性体衬里只有氧化铝瓷衬的I／6左右，使球磨机耗电量明显下降，降低了生产成本；聚氨酯衬里能量吸收好，可明显降低噪音，使之低于85dB的国家标准，改善劳动环境．国内部分球磨机的衬里采用了聚氨酯弹性体，取得了优良的效果，正在推广中。 四、筛板及筛网 传统使用的筛板和筛网是由冲孔、焊接、编织的各种碳钢或不锈钢材料制造，它的缺点是不耐磨、噪音大、寿命短(一般为三个月)，且备件占用流动资金大．近
聚氨酯弹性体的特性及应用
聚氨酯弹性体的特性与应用 1.聚氨酯弹性体的特性 聚氨酯弹性体的综合性能出众，任何其他橡胶和塑料都无与伦比。而且聚氨酯弹性体可根据加工成型的要求进行加工，几乎能用高分子材料的任何一种常规工艺加工，如混炼模压、液体浇注、熔融注射、挤出、压延、吹塑、胶液涂覆、纺丝和机械加工等。聚氨酯弹性体的用途十分广泛，产品几乎遍及多用领域。聚氨酯弹性体综合性能出众，主要表现在弹性体兼备了从橡胶到塑料的许多宝贵特性。 （1）硬度范围宽。而且在高硬度下仍具有良好的橡胶弹性和伸长率。 （2）强度高。在橡胶硬度下他们的拉伸强度和撕裂强度比通用橡胶高得多；在塑料硬度下，他们的冲击强度和弯曲强度又比塑料高得多。 （3）性能的可调节范围大。多项物理机械性能指标均可通过对原材料的选择和配方的调整，在一定范围内变化，从而满足用户对制品性能的不同要求 （4）耐磨。有“耐磨橡胶”的佳称。特别是在有水、油等润湿介质存在的工作条件下，其耐磨性往往是普通橡胶材料的几倍到几十倍。金属材料如钢铁等虽然很坚硬，但并不一定耐磨，如黄河灌溉区的大型水泵，其过流部件金属口环和保护圈经过大量泥沙的冲刷，用不了几百小时就严重磨损漏水，而采用聚氨酯弹性体包覆的口环和保护圈则连续运行1800小进仍未磨损。其它如碾米用的砻谷机胶辊、选煤用的振动筛筛板、运动场的径赛跑道、吊车铲车用的动态油密封圈、电梯轮和旱冰鞋轮等等也都是聚氨酯弹性体的用武之地。在此需提到的一点是，要提高中低硬度聚氨酯弹性体制件的摩擦系数，改善在承载负荷下的耐磨性能，可在这类聚氨酯弹性体中添加少量二硫化铝、石墨或硅油等润滑剂。 （5）耐油。聚酯型聚氨酯弹性体的耐油性不低于丁腈橡胶，与聚硫橡胶相当。（6）耐臭氧性能优良。 （7）吸震、抗辐射和耐透气性能好。 （8）加工方式多样，适用性广泛。聚氨酯弹性体既可跟通用橡胶一样采用塑炼、混炼、硫化工艺成型(指MPU)；也可以制成液体橡胶，浇注模压成型或喷涂、灌封、离心成型(指CPU)；还可以制成颗粒料，与普通塑料一样，用注射、挤出、压延、吹塑等工艺成型(指CPU)。模压或注射成型的制件，在一定的硬度范围内，还可以进行切割、修磨、钻孔等机械加工。加工的多样性，使聚氨酯弹性体的适用性十分广泛，应用领域不断扩大。 这些优点正是聚氨酯弹性体在军工、航天、声学、生物学等领域获得广泛应用的原因。 聚氨酯弹性体的不足方面： （1）内生热大，耐高温性能一般，特别是耐湿热性能不好。正常使用温度范围是-40~120℃使用。若需在高频振荡条件或高温条件下长期作用，则必须在结构设计或配方上采取相应改性措施。 （2）不耐强极性溶剂和强酸碱介质。在一定温度下，醇、酸、酮会使聚氨酯弹性体溶胀和降解，氯仿、二氯甲烷、二甲基甲酰胺、三氯乙烯等溶剂在常温下就会使聚氨酯弹性体溶胀 下面详细介绍聚氨酯弹性体的主要性能。
聚氨酯弹性体介绍
聚氨酯弹性体介绍 一、了解聚氨酯弹性体 浇注刑聚氨酷弹性体〔Pu)是一种新兴的有机高分子材料，聚氨酯产品具有耐磨、弹性好、耐冲击、耐腐蚀的特性，聚氨酚有”耐磨王”之称。在实际应用中，其结构特点使其只有优异的耐磨性，以”耐磨橡胶".著称，‘它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;与塑料相比具有不发脆、多作为橡胶制品的更新换代产品，。并且还具有耐油，耐酸、碱，耐射线辐射等优异性能。因其卓越的性能而被广泛应用干国民经济众多领域:耐磨性(弹性体中最好)，高强度〔是普通橡胶的3-5倍)，高伸长率(500%-土1500%)，高弹性〔负载支撑容量大，减震效果好)，硬度范围宽(邵氏A20扩邵氏D70) ‘耐磨性浇注型聚氨酷乳液Pu弹性体具有杰出的耐磨性能，因此在磨损问题严重的场合有很多重要用途，特别是在采矿，石油，天然气工业。在现场使用和实验测试中，聚氨酯的耐磨性明显超过许多其他材料。“应力/应变性能浇注刑聚氨酯Pu弹性体具有较高的模量，高抗张强度及高拉伸率这些性能使得浇注的聚氨酯零件具有很好的韧性和耐用性。‘压缩性能浇注型聚氨酯弹性体与硬度相当的一般橡胶相比具有高得多的承载能力。这种高承载能力与优异的耐磨性和韧性相结合使得聚氨酯在工业实芯轮胎和工业辊筒等应用方面的优点非常突出。‘撕裂强度拼板胶撕裂强度用于实际评估这些弹性体对割裂发展的抵抗能力在实际用途中尤其是涉及冲击磨损的用途，高防撕破力是重要的，空吸塑胶浇注性聚氨酯PU弹性体在这方面远较传统的橡胶占优势。“耐油性注性聚氨酯Pu弹性体对许多环境的影响有极佳的抵抗能力。‘它在油类和溶剂中的稳定性比普通的橡胶要好的多。产品应用:产品应用领域涉及轻工、化工、电子、纺织、医疗、建筑、建
聚氨酯弹性体的应用
聚氨酯弹性体的应用 聚氨酯弹性体的应用1.在选煤、矿山、冶金等行业的应用聚氨酯弹性体是最符合矿山要求的非金属材料，可取代部分金属材料。用于矿山的聚氨酯弹性体制品有筛板、弹性体衬里、运输带等。聚氨酯橡胶筛板品种有弛张筛板、张力筛板、条缝筛板等。聚氨酯橡胶筛板具有优异的耐磨、耐水、耐油、吸振消声、强度高、与金属骨架粘接牢等特性，噪音小，自清理效果好，并减轻筛机负荷，节省能耗，延长了筛机寿命，筛分的质量高。许多矿山设备如摇床、浮选机、特种选矿机、族流器、螺旋流槽、粉碎机、磁选机、管道和弯头，接触碎石等物料，需要耐磨的衬里；矿用单轨吊车的钢芯聚氨酯驱动轮、阻燃抗静电的聚氨酯输送带、设备电缆TPU护套、防尘圈、减震块等，聚氨酯弹性体是首选的材料。 2.聚氨酯胶辊聚氨酯胶辊是一类性能优异的聚氨酯橡胶制品，一般采用浇注工艺在钢或铁辊外覆一层聚氨酯弹性体而成。根据用途分种类有：粮食加工的砻谷胶辊，造纸工业中的挤压胶辊和轧浆胶辊，纺织工业中用作拉丝辊、牵伸辊和切丝辊等，木材、玻璃和包装工业所用的传动轴承胶辊，印染机械用各种胶辊，各种仪器用小型胶辊，输送系统用传送胶辊，印刷胶辊，金属冷轧用传送胶辊，金属钢板彩涂胶辊等等，这些胶辊的胶层都可以用聚氨酯弹性体制作。胶辊大多数采用浇注工艺制造，一般采用把钢芯放在圆筒型模具中央浇注弹性体成型。特殊的胶辊可采用离心浇注法或旋转浇注法。旋转浇注法无需模具，采用室温硫化浇注弹性体体系，总加工时间缩短。 3.聚氨酯胶轮及轮胎聚氨酯弹性体承载能力大、耐磨、耐油，与金属骨架粘接牢固，可用于制造在各种传动机构中广泛使用的胶轮，如；生产线传送带用托轮、导轮，缆车的滑轮，等等。体育娱乐方向，高档溜冰鞋旱冰轮及滑板车的轮子都采用聚氨酯制造。聚氨酯胶轮还具有耐油、韧性好、附着力强等特点，在矿用单轨吊车、齿轨车及清洗车等车辆上使用效果十分明显。聚氨酯还用于很小的电子和精密仪器传动轮、各种万向轮等。还有微发泡轮胎，PU发泡填充轮胎等。 4.机械配件各种密封圈、减震块、联轴节、汽车防滑链等。 5.鞋材聚氨酯弹性体具有缓冲性能好，质轻、耐磨、防滑等特点，加工性能好，已成为制鞋工业中一种重要的鞋用合成材料，制造棒球鞋、高尔夫球、足球等的运功鞋、鞋底、鞋跟、鞋头，以及滑雪鞋、安全鞋、休闲鞋等。用于鞋材的聚氨酯材料有浇注型微孔弹性体及热塑性聚氨酯弹性体等，以微孔弹性体鞋底为主。聚氨酯微孔弹性体质轻，耐磨性又好．受到制鞋厂商的青睬。制品密度低，比传统的橡胶底和PVC鞋材要轻得多。在国内微孔聚氨酯能弹性体主要用于旅游鞋、皮鞋、运动鞋、凉鞋等的鞋底及鞋垫，
聚氨酯弹性体生产工艺配方技术模板
聚氨酯弹性体工艺流程 一、聚氨酯弹性体的概述 二、聚氨酯弹性体的主要原料 三、聚氨酯弹性体主要生产设备 四、模具的加工 五、聚氨酯弹性体生产工艺流程 六、生产过程中注意事项 一、聚氨酯弹性体的概述 所谓弹性体是指玻璃化温度低于室温, 扯断伸长率＞50%, 外力撤出后复原性比较好的高分子材料, 而玻璃化温度高于室温的高分子材料称为塑料。在弹性体中, 其扯断伸长率较大( ＞200%) 、
100%定伸应力较小( 如＜30Mpa) 、弹性较好的可称为橡胶。因此弹性体是比橡胶更为广泛的一类高分子材料。 聚氨酯弹性体, 又称聚氨酯橡胶是弹性体中比较特殊的一大类, 其原材料品种繁多, 配方各种各样, 可调范围很大。聚氨酯弹性体硬度范围很宽, 低至绍尔A10以下的低模量橡胶, 高至绍尔D85的高抗冲击橡胶弹性材料。因此聚氨酯弹性体的性能范围很宽, 是介于从橡胶到塑料的一类高分子材料。 二、聚氨酯弹性体主要原材料 聚氨酯弹性体用的原料主要是三大类, 即低聚物多元醇、多异氰酸酯和扩链剂( 交联剂) 。除此之外, 有时为了提高反应速度, 改进加工性能及制品性能, 还需加入某些配合剂。下面只对生产的聚氨酯鞍座所用原材料进行具体描述。 反应过程: 多元醇与二异氰酸酯反应, 制成低分子量的预聚体; 经扩链反应, 生成高分子量聚合物; 然后添加适当的交联剂, 生成聚氨酯弹性体。其工艺流程如下: 2.1 低聚物多元醇
聚氨酯用的低聚物多元醇平均官能度较低, 一般为2或2~3.相对分子质量为400~6000, 但常见的为1000~ .主要品类有聚酯多元醇、聚醚多元醇、聚ε-己内酯二醇、聚丁二烯多元醇、聚碳酸酯多元醇和聚合物多元醇等。它们在合成聚氨酯树脂中起着非常重要的作用。一般可经过改变多元醇化合物的种类、分子量、官能度与分子结构等调节聚氨酯的物理化学性能。 2.1.1聚酯多元醇 聚酯多元醇简称聚酯, 是聚氨酯弹性体最重要的原料之一。它是由二元羧酸和多元醇缩聚而成, 最常见的二元羧酸是己二酸, 最常见的多元醇有乙二醇、丙二醇、丁二醇、二乙二醇。另外, 一些特殊聚酯还用戊二醇、乙二醇、三羟甲基丙烷、甘油等多元醇。由于可用的多元醇品种多, 因此聚酯的分子结构多种多样, 品种牌号也较多。为了得到端羟基聚酯, 必须用过量的多元醇与二元羧酸反应。一般采用间歇法生产聚酯。其反应过程分为酯化反应和酯交换反应两个阶段。生产装置大同小异, 一般工艺流程, 主要设备包括缩合釜、分馏冷凝器、冷凝器、计量罐、真空系统、加热冷却系统和控制系统。整个系统的气密性要求十分严格。缩合釜搅拌轴可采用端面机械密封。加料顺序先加多元醇和配合剂, 后加已二酸, 然后充氮。酯化反应从加热升温开始到220~250℃后约1h基本完成。此阶段主要是常压脱水过程, 生成低分子聚酯和缩合水。当升温到135℃左右时酯化反应最激烈, 生成大量缩合水。由于缩合水的蒸发会发生大量气泡上升, 用
聚氨酯弹性体的介绍
聚氨酯弹性体的介绍 聚氨酯: 在高分子结构主链上含有许多重复的氨基甲酸酯基团（-NHCOO-）的聚合物，统称为聚氨酯，国际上成为polyurethane ，国内也有译为聚氨基甲酸酯、聚脲烷等； 聚氨酯是一类用途十分广泛的合成材料，其工业化生产主要由多异氰酸酯和通常含羟基的多元醇反应而制备的。选择不同数目的官能团和不同类型的官能基，采用不同的合成工艺，能制备出性能各异、表观形式各种各样的聚氨酯产品。有十分柔软或者坚硬的泡沫塑料，有耐磨性极佳的弹性体橡胶，有高光泽行的油漆、涂料，也有高会谈行的合成纤维、抗挠曲性能优良的合成皮革，以及粘结性能优良的胶黏剂等等。聚氨酯已经成为国民经济以及日常生活必不可少材料，我们所从事的聚氨酯弹性体是聚氨酯材料中的一个分支。 聚氨酯弹性体：聚氨酯弹性体又可称为聚氨酯橡胶，所谓的弹性体是指其玻璃化温度低于室温，扯断伸长率>50%，外力撤除后复原性比较好的高分子材料。而玻璃化温度高于室温的高分子材料称为塑料。在弹性体中，扯断伸长率较大(如>200%)、100%定伸应力较小(如<30Mpa)、弹性较好的可称为橡胶。所以弹性体是比橡胶更为广泛的一类高分子材料，弹性体和橡胶的定义在很大程度上并无明显的区别，在很多情况下是负向通用的。 聚氨酯弹性体是弹性体中比较特殊的一类，其原材料品种繁多，配方多种多样，可调范围很大。聚氨酯弹性体硬度范围很宽，低至shore A10以下的低模量橡胶，高至shore D85的高模量（大大超出了
其它种类的橡胶弹性模量）、抗冲击的弹性材料。所以聚氨酯弹性体的性能范围很宽，是介乎于从橡胶到塑料的一类高分子材料。 聚氨酯弹性体按其制品加工方法可分为浇注型（CPU-casting polyurethane）、热塑性（TPU-thermoplastic polyurethane）和混炼型（MPU-millable polyurethane）三大类。CPU在加工成型前为粘性的液体，其制品成型即可加压硫化游客常压硫化；即可热固化又可常温固化；即可手工浇注又可用机器连续浇注成型。所以浇注成型尤其适用于大型弹性体制品的生产。TPU产品通常的成型方式采用类似塑料的工艺，如注塑、挤出和压延等；MPU采用通用的橡胶加工设备生产制品。 聚氨酯弹性体的特性： 1.出色的耐磨性 聚氨酯弹性体的耐磨性能非常杰出，一般约为天然橡胶的3 -5倍，享有“耐磨橡胶”美称； 2. 硬度范围宽：聚氨酯弹性体的硬度范围低可在shore A 10左右，高硬度可达shore D85，由橡胶的硬度延伸至了塑料的硬度区间，更为可贵的是聚氨酯弹性体在高硬度的情况下一按具有良好的橡胶弹性和伸长率； 3. 强度高：在橡胶的硬度下聚氨酯弹性体的拉伸强度和撕裂强度比通用橡胶高得多；在塑料硬度下他们的冲击强度和弯曲模量又比塑料高得多； 4. 耐油性：聚酯型聚氨酯弹性体的奶油性能不低于丁晴橡胶，与聚
浇注型聚氨酯弹性体CPU的主要用途
聚氨酯应用 聚氨酯是一种介于橡胶与塑料之间的高聚物，卓越的耐磨性能，被称为“耐磨之王”，卓越的耐磨性（为天然橡胶5~10倍，比丁苯橡胶高3倍）；优异的力学性能，较高的机械强度（为天然橡胶的2~3倍）；其抗张强度、断裂伸长率、抗撕裂强度等力学性能都大大优于普通橡胶材料；具有较宽的硬度适应范围，可在较宽的硬度范围内（邵氏A10~邵氏D98）保持较高的弹性，而且在高硬度下仍具有高弹性（这是其他胶种所没有的特性）；表面光洁度高；机械加工性能优越；与金属粘结性也比普通橡胶高得多，比较适合一定线速和高压力下使用；其次具有较宽的模量（材料在受力状态下应力与应变之比）范围，其模量介于普通橡胶和塑料之间；耐油脂性能优越（耐油性为丁青胶的3-5倍）、耐化学品性能较好。聚氨酯制品的耐油性能优于丁氰橡胶；耐老化性能优于天然橡胶和其他合成橡胶；耐水解，耐酸、碱溶液。聚氨酯胶辊化学性能良好，适合各种类型的油墨及印刷方法，对各类油墨、润版液、清洗剂中的溶剂成分有特殊的耐抗性。聚氨酯胶辊还适用于UV油墨胶辊及上光油胶辊等，特别是对柴油、汽油、润滑油、煤油、醇及盐水溶液有良好的耐溶剂性。再者聚氨酯制品抗辐射性能、耐臭氧性能优良；耐低温性能较好。该制品长时间连续工作的温度范围一般为80-90度,而短时间使用的温度可达120℃。 由于聚氨酯橡胶的物理、力学性能很好，所以通常多用于一些性能要求高的制品，如耐磨制品、髙强度耐油制品、高硬度和高模量制品等。聚氨酯橡胶广泛地应用在机械工业、汽车制造业、石油工业、采矿业、电器及仪表工业、皮革与制鞋工业、建筑工业以及医疗卫生和体育用品制造等领域。在汽车及机械零部件中，可用聚氨酯制造高频制动的缓冲元件、各种防振橡胶零件、橡胶弹簧、联轴器、纺织机械的零部件；在耐油制品中可制作印刷胶辊、密封件、燃油容器、油封等；在条件苛刻的摩擦环境中可用作各种输送管道和研磨设备的衬里、筛板、滤网、鞋底、摩擦传动胶轮、轴衬和轴套、刹车垫块等等。 1、在矿山方面： （1）矿用筛板和筛网：筛分设备是矿山、冶金、煤炭、建材等工业的主要装备，其关键部件是将大小不同固体颗粒分离开来的筛板，用CPU筛板代替传统的钢质筛板，重量可大大降低，能耗降低，易于模制出断面结构合理的筛孔和弹性，克服了物料卡孔造成筛分效率下降的问题。且有降低噪音，使使用寿命大大提高。再者不易堵筛，不易沾筛，因为聚氨酯属高分子物质，分子结合极性小，不与潮湿物沾附，发生堆积现象。 （2）选矿设备衬里：采矿的选矿设备很多，最易磨损，采用CPY衬里后，使用寿命可提高3~10倍，总成本大大下降。 （3）球磨机衬里：用CPU作筒衬，既节约钢材，减轻重量，又节约动力和能耗，使用寿命可提高2~5倍。（4）提升机磨擦衬块，用具有高磨擦系数和高耐磨的CPU代替工程兼，可使提升能力和使用寿命大大提高。2、机械工业方面： （1）胶辊： ①冶金胶辊：由于成本考虑，CPU胶辊，目前主要用于工作环境恶劣，质量要求高的场合，如夹送辊、张力辊、压轧辊、传送辊、导向辊、裁板联辊、托辊和薄板彩涂胶辊等，例如冷轧辊属硬质胶辊，硬度：邵A90±5，拉伸强度＞40MPa，伸长率＞400%，阿克隆磨耗＜0.08cm3/1.61KM，与钢轴芯剥离强度＞500KN/m，张力胶辊尺寸较大φ1.5~1.7m，长1.7~2m，胶厚20mm，要求强度高，压缩变形小，耐磨性高。薄板彩涂胶辊：用于涂覆不锈钢板彩色涂料，除耐磨外，且要求耐涂料腐蚀，具有较好回弹性，使彩色印刷均匀美观。（硬度常为邵A40~60） ②印刷胶辊：分为铅印胶辊（邵A20~30），胶印胶辊（邵A38~45）和高速印刷胶辊等，由于CPU硬度低、强度高、弹性和耐磨、耐油墨等性能，非常适合作低硬度的高速印刷胶辊。 ③聋谷胶辊：用CPU代替普通橡胶辊，可提高使用寿命3~4倍，且不污染粮食。 ④造纸胶辊：作挤压胶辊和轧浆胶辊，其生产效率可提高1倍以上，且降低能耗和成本。