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文檔簡介

聚氨酯彈性體PUR分類及特性PUR彈性體按其加工方法主要分為澆注型、熱塑型、模壓型、發(fā)泡型等,其中澆注型PUR彈性體是最重要的一類。近年來,隨著反應(yīng)注射模塑技術(shù)的發(fā)展,澆注型PUR彈性體的產(chǎn)量有所下降,但由于澆注型PUR彈性體能夠最大限度地發(fā)揮PUR彈性體的特點,而且其在成型大型的結(jié)構(gòu)復(fù)雜的制件方面具有獨特的優(yōu)勢,因此,澆注型PUR彈性體目前仍是較活躍的研究領(lǐng)域之一.聚氨酯彈性體PUR的主要優(yōu)點:性能的可調(diào)節(jié)范圍大。多項物理機械性能指標均可通過對原材料的選擇和配方的調(diào)整,在一定范圍內(nèi)變化,從而滿足用戶對制品性能的不同要求。譬如硬度,往往是用戶對制品的一個重要指標,聚氨酯彈性體既可制成邵爾A硬度20左右的軟質(zhì)印刷膠輥,又可制成邵爾D硬度70以上的硬質(zhì)軋鋼膠輥,這是一般彈性體材料所難以做到的。聚氨酯彈性體是由許多柔性鏈段和剛性鏈段組成的極性高分子材料,隨著剛性鏈段比例的提高和極性基團密度的增加,彈性體原強度和硬度會相應(yīng)提高.耐磨性能優(yōu)越。特別是在有水、油等潤濕介質(zhì)存在的工作條件下,其耐磨性往往是普通橡膠材料的幾倍到幾十倍。金屬材料如鋼鐵等雖然很堅硬,但并不一定耐磨,如黃河灌溉區(qū)的大型水泵,其過流部件金屬口環(huán)和保護圈經(jīng)過大量泥沙的沖刷,用不了幾百小時就嚴重磨損漏水,而采用聚氨酯彈性體包覆的口環(huán)和保護圈則連續(xù)運行1800小進仍未磨損。其它如碾米用的礱谷機膠輥、選煤用的振動篩篩板、運動場的徑賽跑道、吊車鏟車用的動態(tài)油密封圈、電梯輪和旱冰鞋輪等等也都是聚氨酯彈性體的用武之地。在此需提到的一點是,要提高中低硬度聚氨酯彈性體制件的摩擦系數(shù),改善在承載負荷下的耐磨性能,可在這類聚氨酯彈性體中添加少量二硫化鋁、石墨或硅油等潤滑劑.加工方式多樣,適用性廣泛。聚氨酯彈性體既可跟通用橡膠一樣采用塑煉、混煉、硫化工藝成型(指MPU);也可以制成液體橡膠,澆注模壓成型或噴涂、灌封、離心成型(指CPU);還可以制成顆粒料,與普通塑料一樣,用注射、擠出、壓延、吹塑等工藝成型(指TPU)。模壓或注射成型的制件,在一定的硬度范圍內(nèi),還可以進行切割、修磨、鉆孔等機械加工。加工的多樣性,使聚氨酯彈性體的適用性十分廣泛,應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴大。耐油、耐臭氧、耐老化、耐輻射、耐低溫,透聲性好,粘接力強,生物相容性和血液相容性優(yōu)秀。這些優(yōu)點正是聚氨酯彈性體在軍工、航天、聲學(xué)、生物學(xué)等領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用的原因.TPU加工建議材料干燥由于TPU易吸濕及易水解特性,未充分干燥的TPU原料易導(dǎo)致加工困難,注射制品表面會出現(xiàn)汽泡或銀紋,擠出制品表面出現(xiàn)不平滑、無光澤且出現(xiàn)泡沫狀和起泡等現(xiàn)象.為確保零缺陷生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量,建議加工前必須先把TPU原料充分干燥至含水量0.05%以下。若使用色粉或色母染色,必須與TPU本色粒子充分混合后,一起干燥?通常采用循環(huán)空氣干燥器或除濕干燥器干燥TPU,根據(jù)硬度的不同,建議干燥溫度為80-110°C,干燥時間為3小時左右.材料著色除某些特殊需要,TPU通常以本色供貨.用戶可以很方便地對TPU著色,最簡單可靠的方法是添加色粉或色母粒進行著色.用量建議如下:色粉:0.2-0.5% 色母粒:1-4%回收料處理水口料、洗機料或不良成品可以粉碎后再與新料混合後使用,但必須先再一次干燥后才可使用,且為了某些機械物性的要求,對于注射成型加工而言,回收料不可超過整體原料30%以上擠出回收料要單獨加工或加入注塑新料內(nèi),另外,回收料不要儲存太久,最好馬上干燥使用。不能循環(huán)使用的廢料可以通過焚燒獲取熱能.注塑加工一般單螺桿三段式的注塑機適合于TPU的注塑加工;與其它塑膠相比,由于TPU在融熔時具有高粘度,在料管里容易產(chǎn)生高剪切力而破壞TPU本身的物性,所以一般選擇螺桿長徑L/D比16-20左右、壓縮比為2.0-25的注塑機比較合適.建議注塑加工溫度如下表所示,用戶可根據(jù)制品大小及肉厚、材料型號不同、注塑機大小等適當調(diào)整.硬度范圍噴嘴溫度計量段溫度壓縮段溫度進料段溫度60A-80A170-190°C160-185C155-180C150-175C85A-98A190-215C185-210C180-205C175-200C60D-75D215-225C205-215C195-205C190-200C注射壓力、保壓壓力、注射速度和背壓的調(diào)整控制,對制品尺寸穩(wěn)定和脫膜性能非常重要.太低的保壓壓力易導(dǎo)致制品凹陷,太高則易導(dǎo)致制品脫模困難;注射壓力和保壓壓力應(yīng)能在100-1200bar范圍內(nèi)調(diào)節(jié),注射壓力(保壓壓力)的大小應(yīng)設(shè)定成正好消除制品凹陷,保壓壓力的大小通常設(shè)定為50%注射壓力.為保證均勻塑化,背壓應(yīng)控制在注射壓力的10-25%范圍內(nèi).注射速度的大小取決于制品壁厚:厚壁制品采用慢速充模,薄壁制品采用快速充模.擠出加工L/D比在20-30之間,壓縮比在2-4之間的單螺桿三段式擠出機適合于TPU加工;螺桿及料管的間隙約為0.1-0.2mm,最佳的螺桿設(shè)計應(yīng)避免激烈磨擦過熱而使得材料分解裂化從而降低制品機械物性.螺桿轉(zhuǎn)速依螺桿直徑而定,由于TPU對煎切敏感,太高轉(zhuǎn)速易導(dǎo)致TPU裂解,太低則因停留時間過長也導(dǎo)致裂解,一般螺桿轉(zhuǎn)速設(shè)定于25-60rpm范圍。為使材料能順暢的流動,並方便模頭的清洗,在模頭的設(shè)計上應(yīng)避免死角。管件或異形擠出須使用長形的模頭,除了降低剪切應(yīng)力外,也會有較穩(wěn)定的押出量,其長度為噴嘴直徑的2-4倍。建議擠出加工溫度如下表所示:硬度范圍模頭溫度計量段溫度壓縮段溫度進料段溫度60A-80A175-190C170-185C165-175C150-170C85A-95A180-200C175-195C170-185C155-175C98A-60D190-215C185-210C175-200C165-180CTPU物理及化學(xué)性能優(yōu)異耐磨性能當材料在使用過程中經(jīng)常受摩擦、刮磨、研挫等機械作用,會引起其表面逐步磨損,因此材料的選擇磨耗性顯得非常重要。TPU耐磨性能優(yōu)異,較天然橡膠耐磨五倍以上,是耐磨制品首選的材料之一。拉伸性能拉伸強度高達70MPa,斷裂伸長率可高達1000%。3.撕裂性能彈性體在應(yīng)用時由于產(chǎn)生裂口擴大而使之破壞稱為撕裂,撕裂強度就是材料抵抗撕裂作用的能力;一般而言TPU具有較高的抗撕裂能力,撕裂強度與一些常用的橡塑膠比較是非常優(yōu)異的。性能TPUPVC丁基橡膠氯平橡膠天然橡膠硬度shoreA96909487787077撕裂強度(kN/m)直角無開口129807070373665直角有開口137633848192540屈折性能很多塑膠材料在重復(fù)的周期性應(yīng)力作用下容易產(chǎn)生斷裂,TPU制品在不同環(huán)境下都可以保持極佳的耐屈折特性,為高分子材料中最佳選擇之一。耐水解性能TPU在渾濁下耐水性能是良好的,1?2年內(nèi)不會發(fā)生明顯水解,尤其以聚醚系列更佳。聚酯系列在50°C的水中浸泡半年或70°C浸泡3周或100°C浸泡3?4天,會完全分解,這是TPU適合作為環(huán)保材料的原因之一,需經(jīng)常性與水接觸之產(chǎn)品,則建議使用聚醚系列??垢邷嘏c抗氧化性能一般的塑膠材料長期在70C以上的環(huán)境下容易氧化,TPU抗氧化能力良好;一般而言TPU耐溫性可達120C。耐油與耐藥品性能TPU為一種強極性的高分子材料,和非極性礦物油的親和性很小,在燃料油(如煤油、汽油)和機械油(如液壓油、機油、潤滑油等)中幾乎不受侵蝕;其中,TPU產(chǎn)品中又以聚酯系列的產(chǎn)品耐油性較佳;TPU薄膜及片材對于油脂的體積變化很小,抗張強度甚至比原初始值更高;需要注意的是在礦物油中若含有少量的水分時,會對薄膜物性產(chǎn)生不同程度的負面影響。低溫性能TPU有非常好的耐低溫性能,通常能達到-50°C,可取代一般PVC因低溫脆化而無法應(yīng)用的各個領(lǐng)域,特別適合用在寒帶相關(guān)的種類制品。氣密性TPU非常容易利用高周波或是熱壓來熔接,因此廣泛應(yīng)用在充氣制品上。氣體系數(shù)是指在一定溫度和壓力下,氣體透過試樣規(guī)定面積的速率,同一材料對不同氣體的透過率有時差異很大。一般來說,聚酯系列制品氣密性比聚醚系列更好。生物醫(yī)學(xué)性能TPU具有極佳的生物相容性、無毒、無過敏反應(yīng)性、無局部刺激性、無致熱源性,因此廣泛應(yīng)用在醫(yī)療、衛(wèi)生等相關(guān)產(chǎn)品以及運動、保護器材上。澆注型聚氨酯PU合成及制品加工澆注型聚氨酯彈性體PU是介于橡膠與塑料之間的一種主鏈上含有較多氨基甲酸酯基團的高分子合成材料,通常由多元醇與異氰酸酯以及擴鏈劑,經(jīng)過逐步聚合而成;以異氰酸酯作為剛性鏈段,選用不同的多元醇和擴鏈劑,通過預(yù)聚物法合成了澆注型PU彈性體,各種因素對PU彈性體性能的影響:澆注型PU彈性體的結(jié)構(gòu)與組成,即柔性鏈段分子結(jié)構(gòu)、擴鏈劑的分子結(jié)構(gòu)、預(yù)聚物中異氰酸酯基含量是影響PU彈性體性能的重要因素。對TDI、PBA體系而言,MOCA或TX一2是適宜的擴鏈劑,當預(yù)聚物中異氰酸酯基質(zhì)量分數(shù)為5%—5.5%時,所得PU彈性體均具有較好的綜合性能.采用TX一2擴鏈劑制得的PUR彈性體具有良好的透明性。澆注型聚氨酯彈性體PU制品的加工,國外普遍采用自動化澆注和計算機控制的自動計量、混合、成型的一體化工藝與設(shè)備,而我國除個別大型企業(yè)引進設(shè)備外,基本上還處于機械和手工操作,本操作技術(shù)設(shè)備簡單、成本低,適合于中小型企業(yè)及目前國內(nèi)現(xiàn)狀.壓縮澆注法是最常用的澆注工藝,操作簡單,投資少,加工過程中:先將預(yù)聚體與擴鏈劑迅速混合,脫泡,注入模具中,然后加一定壓力,經(jīng)加熱固化成型.使用設(shè)備:硫化機、烘箱、反應(yīng)器、真空泵等。聚氨酯彈性體PU用各類助劑助劑是橡膠工業(yè)的重要原料,用量雖小,作用卻甚大,聚氨酯彈性體從合成到加工應(yīng)用都離不開助劑,按所起作用的不同,可分合成體系、改性及操作體系、硫化體系及防護體系四類助劑。1.合成助劑催化劑及阻聚劑在聚氨酯彈性體的合成中,為了加快主反應(yīng)的速度,往往需要加入催化劑,常用的催化劑有叔胺和有機錫兩類,叔胺類有三乙烯二胺、三乙胺、三甲基芐胺、二甲基乙醇胺、嗎啡啉等,其中以三乙烯二胺最重要;有機錫類有辛酸亞錫、二月桂酸二丁基錫等。此外,還有有機汞、銅、鉛和鐵類,以有機鉛、汞最為重要,如辛酸鉛和乙酸苯汞等。有機二元酸,如己二酸、壬二酸可作為聚醚型聚氨酯澆注橡膠的催化劑。胺類催化劑多用于泡沫配方中的成泡反應(yīng),在聚醚體系中,胺和錫類催化劑并用可獲得最佳的泡孔結(jié)構(gòu)。有機錫類催化劑通常催化HO和NCO反應(yīng)過程,可避免OH的副反應(yīng),該類催化劑除提高總的反應(yīng)速率外,還能使高分子質(zhì)量多元醇與低分子質(zhì)量多元醇的反應(yīng)活性趨于一致,從而使制得的預(yù)聚物具有較窄的分子質(zhì)量分布和較低的粘度。使用催化劑對彈性體最終制品的性能是有不良影響的,主要影響高溫性能和耐水解性。阻聚劑以酸類、酰氯類使用較多,酸類使用最多的氯化氫氣體,酰氯類有苯甲酰氯、己二酰氯擴鏈劑和擴鏈交聯(lián)劑在聚氨酯彈性體的合成中,擴鏈劑是指鏈增長反應(yīng)必不可少的二元醇類和二元胺類化合物;而擴鏈交聯(lián)劑指的是既參與鏈增長反應(yīng),又能在鏈節(jié)間形成交聯(lián)點的化合物,如三元醇和四元醇類、烯丙基醚二醇等。澆注型聚氨酯彈性體除烯丙基醚二醇不適用外,其他擴鏈或擴鏈交聯(lián)劑都可以使用,熱塑性聚氨酯彈性體僅使用二醇類;混煉型聚氨酯彈性體既可使用二醇也可用烯丙基醚二醇類。一般低分子質(zhì)量的脂肪族二元醇和芳香族二元醇都可以作為擴鏈劑,脂肪族二元醇有乙二醇、丁二醇和己二醇等,其中最重要的是1,4-丁二醇(BDO),在制備熱塑性聚氨酯時用得最多,它不僅起擴鏈作用,還可調(diào)整制品硬度。在芳香族二元醇中,較重要的是對苯二酚二羥乙基醚(HQEE),它能提高聚氨酯彈性體的剛性和熱穩(wěn)定性;另一種芳族二醇是間苯二酚二羥乙基醚(HER),它能最大限度地維持彈性體的持久性、彈性和可塑性,而同時又可將收縮率限制到最小。HER與HQEE都具有芳香族擴鏈劑的優(yōu)點且不污染環(huán)境,但當使用溫度稍微下降時,HQEE有迅速結(jié)晶的趨勢,因而限制了它的應(yīng)用,若將HER與HQEE混合使用,既可解決結(jié)晶問題,還能改善制品的機械性能。一般使用的二元胺類擴鏈劑都是芳香族的,最常用的是3,3'-二氯-44'-二苯基甲烷二胺(MOCA),其結(jié)構(gòu)式為:苯環(huán)上的氯原子取代基降低了氨基與異氰酸酯的反應(yīng)速率,從而延長了釜中壽命,這對于手工澆注聚氨酯彈性體制品是極其重要的。其他一些二胺,如3,3'-二氯-聚聯(lián)二胺、4,4'-二苯基甲烷二胺、聯(lián)苯二胺和三嗪二胺等也可以作為聚氨酯彈性體合成中的擴鏈劑等。擴鏈交聯(lián)劑有三醇、四醇類及烯丙基醚二醇類,三醇四醇中常用的有丙三醇、三羥甲基丙烷、1,2,6-己三醇和季戊四醇等,它們與異氰酸酯反應(yīng),生成氨基甲酸酯交聯(lián);烯丙基醚二醇類化合物中常用的有:a-烯丙基甘油醚(a-Age)、三羥甲基丙烷烯丙基醚和縮水甘油烯丙基醚,前兩個化合物可在合成聚酯時加入,將烯丙基引入聚酯主鏈上;也可在合成生膠時加入,烯丙基引入生膠主鏈上。在聚醚生產(chǎn)中,這三種化合物都可使用。.改性及操作助劑此類助劑中有的能改進制品性能和外觀,有的可改善操作工藝,如增塑劑、減磨劑、潤滑劑、填充劑、著色劑和脫模劑。增塑劑主要用于聚氨酯混煉膠中,使用目的是增加混煉膠的可塑性,改善加工性能及硫化膠的低溫性能,降低硫化膠的硬度及定伸強度。增塑劑的用量不宜過大,否則會降低硫化膠的耐磨性能。聚氨酯橡膠具有強極性,所以一般選用極性增塑劑。苯二甲酸酯類、磷酸酯類、脂肪族醇酸類和其他樹脂,如苯二甲酸二甲氧基乙二醇酯、磷酸三甲苯酯、苯二甲酸二丙二醇酯、三乙二醇二壬酸酯、古馬隆-茚樹脂等。有關(guān)試驗結(jié)果表明:用癸二酸二辛酯時,硫化后有噴出現(xiàn)象;用古馬隆樹脂時,拉伸強度較高,永久變形小,但硬度降低明顯;用亞磷酸三甲酚酯時,拉伸強度次于用古馬隆樹脂,但硬度降低較明顯。在某些特殊的場合下,為了降低聚氨酯彈性體的摩擦系數(shù),進一步提高耐磨性,需在聚氨酯彈性體中加入減磨劑,如硅油、二硫化鉬、二硫化鈦、石墨和四氟乙烯等,這種改性材料具有自潤滑性能,用作軸承、軸套等部件,有很大經(jīng)濟意義。聚氨酯彈性體所用的潤滑劑,主要用于熱塑性和混煉型彈性體的加工過程中,常用的有硬脂酸及其鹽類、石蠟類、硬脂酰胺類。脫模劑是生產(chǎn)三種類型聚氨酯彈性體制品時都離不開的操作助劑。聚氨酯是強極性高分子材料,它與金屬和極性高分子材料的粘結(jié)力很強,不用脫模劑,制品很難從模具中脫出。常用的脫模劑有硅橡膠、硅酯、硅油、皂類以及石蠟等,也可以選用非極性高分子材料如聚四氟乙烯、硅橡膠、聚苯乙烯、聚乙烯等材料制作模具,以免去擦涂或噴涂脫模劑工序。傳統(tǒng)的脫模劑都采用有機溶劑配制,近年來國內(nèi)外都在開發(fā)水基脫模劑,有些品種如國產(chǎn)PRW-105已投入市場,它具有無毒、無味、不燃、不污染環(huán)境等特點,還有涂刷一次可做多個制品的優(yōu)質(zhì)脫模劑。填充劑是為了降低制品成本和改善耐熱性,減少收縮率和熱膨脹系數(shù)等某些性能而加入的。在混煉型聚氨酯橡膠中往往要加入20-30份炭黑,其目的不是為了補強,而是在保持橡膠物理機械性能基本不變的前提下降低制品的成本。隨著炭黑加入量的增加,膠的拉伸強度與伸長率逐漸減小,硬度則直線上升,不同規(guī)格的炭黑對強度等性能的影響也不同,以易混槽黑為最好,其次是耐磨炭黑,半補強炭黑較差。其他填充劑如陶土、白炭黑、碳酸鈣、硫酸鋇等也可采用。在澆注型聚氨酯橡膠中,常用的預(yù)聚物MOCA配料體系一般不加填充劑,因為體系粘度大,凝膠快,很難操作。在其他配料體系如預(yù)聚物/多元醇體系,用于制作鋪裝材、防水材、密封膠、修補膠、灌封膠及低硬度膠輥等產(chǎn)品時,往往加入碳酸鈣、石英粉、鈦白粉、陶土、重晶石、滑石粉、煤粉、玻璃微珠和玻璃纖維,該類體系粘度小,易添加并能改善加工性能、某些物性,且降低成本。在反應(yīng)注射成型(RIM)制品中為提高制品的剛性和模量,降低熱膨脹系數(shù)和制品成本,往往要加入玻璃纖維作填充劑,有時也加入云母片、硅灰石、碳纖維、聚芳酰胺等填充物。聚氨酯彈性體制品五顏六色,美觀大方的外觀靠的是著色劑。著色劑有兩種,有機染料和無機顏料,有機染料大部分用于熱塑性聚氨酯制品中,裝飾美化注射件和擠出件。彈性體制品的著色一般有兩種方式:一種是將顏料等助劑和低聚物多元醇研磨成色漿母液,然后將適量的色漿母液與低聚物多元醇攪拌混合均勻,再經(jīng)加熱真空脫水后與異氰酸酯組分反應(yīng)生產(chǎn)制品,如熱塑性聚氨酯色粒料和彩色鋪裝材;另一種方法是將顏料等助劑和低聚物多元醇或增塑劑等研磨成色漿或色膏,經(jīng)加熱真空脫水,封裝備用。使用時,將少許色漿加入預(yù)聚物中,攪拌均勻后再與擴鏈交聯(lián)劑反應(yīng)澆注成制品。此法主要用于MOCA硫化體系,色漿中顏料含量約占10%-30%,制品中色漿的添加量一般在0.1%以下。.硫化助劑硫化助劑主要是指硫化劑和促進劑,僅在混煉型聚氨酯彈性體中應(yīng)用。硫化劑包括異氰酸酯、過氧化物和硫磺三類。異氰酸酯類中常用的有TDI及其二聚體、MDI二聚體及PAPI等,生成的交聯(lián)鍵是脲基甲酸酯鍵,由于二異氰酸酯的揮發(fā)性大,易與水反應(yīng),且有毒性,故使用中要注意安全并防止水分進入混煉膠中。用異氰酸酯作硫化劑的優(yōu)點是耐磨性好,強力和硬度較高;過氧化物硫化劑中以過氧化二異丙苯(DCP)用得最普通,其他品種有叔丁基過氧化異丙苯、過氧化二苯甲酰等二烷基、烷基、芳烷基和二芳烷基過氧化物,硫化溫度以140-150°C為宜。用過氧化物硫化劑與用異氰酸酯作硫化劑的混煉膠相比,前者可大大減少早期硫化,延長混煉膠的貯存時間,其硫化膠具有良好的動態(tài)性能,壓縮永久變形小,硬度稍低,強度適中,彈性和耐老化性能均較好,缺點是不能用蒸汽直接硫化,撕裂強度和耐溫性能較差,有氣味;當聚氨酯混煉膠結(jié)構(gòu)中含有不飽和鏈段時,可以采用硫磺硫化,硫磺硫化的特點是需配入較多量的促進劑,一般硫磺用量為1.5-2.0份,促進劑6.0份,最常用的促進劑是M和DM。硫磺硫化的聚氨酯混煉膠可以和通用橡膠一樣加工,膠料存放時間長,綜合性能好,可填充炭黑提高硬度(炭黑用量不超過30份),該種膠料的缺點是永久變形較大。.穩(wěn)定體系助劑為防止聚氨酯橡膠的老化,延長制品使用壽命,可采用添加熱穩(wěn)定劑、光穩(wěn)定劑、水解穩(wěn)定劑、防毒劑和阻燃劑等配合劑。4.1熱穩(wěn)定劑一般的聚氨酯橡膠耐熱氧化性能不太好,受熱易氧化變色,影響制品的外觀和性能,所以抗氧劑在聚氨酯原料中間體及制品生產(chǎn)中是常用的助劑,用得較多的有2,6-叔丁基-4-甲基苯酚(抗氧劑-264)、四(4-羥基-3,5-二叔丁基苯基丙酸)季戊四醇酯(抗氧劑-1010)、3,5-

二叔丁基-4-羥基苯丙酸十八酯(抗氧劑-1076)、亞磷酸三苯酯(TPP)、亞磷酸三壬基苯酯(TNP)光穩(wěn)定劑又稱紫外線吸收劑,可顯著提高芳族異氰酸酯型聚氨酯的光穩(wěn)定性,常用的光穩(wěn)定劑有二苯甲酮類、苯并三唑類和哌啶類,如2-羥基-4-甲氧基二苯甲酮(UV-9)、2,2'-二羥基-4-甲氧基二苯甲酮(UV-24)、2(2-羥基-3',5'-二叔丁基苯基)-5-氯代苯并三唑(UV-328)、雙(2,2,6,6-四甲基哌啶)癸二酸酯等。水解穩(wěn)定劑聚酯型聚氨酯橡膠在潮濕環(huán)境下特別是熱水中使用時,必須添加水解穩(wěn)定劑,工業(yè)上廣泛應(yīng)用的水解穩(wěn)定劑是碳化二亞胺類化合物。由德國萊茵化工廠生產(chǎn)的碳化二亞胺(PCD)有兩個牌號:Stabaxol-1(單碳化二亞胺)和Stabaxol-P(聚碳化二亞胺),前者分子質(zhì)量較低,熔程40-50C,主要以熔融狀態(tài)用于聚酯型液態(tài)聚合物,如澆注型聚氨酯、聚氨酯涂料中;后者的分子質(zhì)量較高,用于熱塑性和混煉型聚氨酯彈性體中。國內(nèi)山西省化工研究院開發(fā)的水解穩(wěn)定劑PCD,其物性與Stabaxol-P相類似。PCD易與聚氨酯橡膠結(jié)構(gòu)中由酯基水解而生成的羧酸反應(yīng),生成酰脲衍生物,從而消除羧基,防止水解漫延,起到斷鏈再接的作用。PCD的添加分數(shù)為2%-5%可使水解穩(wěn)定性提高2-4倍。防霉劑聚醚型聚氨酯彈性體的防霉菌能力很強,為0-1級,基本上不受微生物侵蝕,不會生長霉菌;而聚酯型和聚E-己內(nèi)酯型聚氨酯橡膠在濕熱和陰暗的環(huán)境下容易受微生物侵蝕而長霉,尤其是聚£-己內(nèi)酯型聚氨酯橡膠長霉情況更嚴重,為此必須添加防霉劑。常用的防霉劑有8-羥基喹啉,8-羥基喹啉酮、五氯苯酚、五氯酚鈉、四氯4-(甲基磺酰)吡啶、水楊酰替苯胺、雙(三正丁基錫)氧化物、乙酸苯汞等。添加分數(shù)為0.1%-1%。選用防霉劑時要兼顧其防霉效果及對人體的低毒性和對環(huán)境的無污染等因素,以8-羥基喹啉酮為例,添加0.2%,防霉等級為1-2級,對制品物理機械性能無明顯影響,殺菌力強而對人體毒性低(LD50=500-16000mg/kg),但有著色性。阻燃劑材料的阻燃等級通常用氧指數(shù)來衡量:一級阻燃材料的氧指數(shù)>38,二級阻燃材料的氧指數(shù)>25。普通聚氨酯彈性材料的氧指數(shù)為19-20,屬于可燃物質(zhì)。當聚氨酯用于家具、建筑、汽車、鋪裝材料時,必須達到二級以上阻燃標準。因此,阻燃劑在聚氨酯制品中的應(yīng)用相當普遍,而且是用量最大的配合劑,約占聚氨酯所加配合劑總量的1/3。阻燃劑分無機和有機兩類,無機阻燃劑常含有鋁、硼、鋅、銻等元素,如氫氧化鋁、水合氧化鋁、硼酸鹽、氧化鋅、三氧化二銻等,其優(yōu)點是阻燃效果好,價廉,不產(chǎn)生煙霧,缺點是呈固態(tài),密度大,給計量、輸送、混合設(shè)備提出的要求較高,使用不太方便。有機阻燃劑常含鹵素、磷等元素,其中以含溴的化合物阻燃效果最佳,含氯阻燃劑燃燒時產(chǎn)生的煙霧和毒性比含磷阻燃劑大,用量較大的品種有:三(2-氯乙基)磷酸酯(TCEP)和三(2-氯異丙基)磷酸酯(TCPP)。除此之外,還有磷酸三苯酯、多聚磷酸胺、氯化石蠟等。各類化學(xué)助劑在精細化學(xué)品領(lǐng)域中占有重要的地位,雖然其用量并不大,但品種極多,用途很廣,而且附加值高,國內(nèi)外許多公司都在致力開發(fā)新的助劑品種,特別是功能型助劑。聚氨酯是新興的朝陽產(chǎn)業(yè),綜合性能優(yōu)異,應(yīng)用范圍正在擴大。但是,在聚氨酯彈性材料試制與生產(chǎn)過程中,當前國內(nèi)廠家對功能性助劑的應(yīng)用尚不廣泛,對通過加入助劑改善制品性能的要求也不甚迫切,這說明在認識上還有差距,科研試制單位應(yīng)先走一步,將更多價廉物美的新品種助劑用到聚氨酯彈性體中,為加速我國聚氨酯彈性材料的發(fā)展作貢獻。聚氨酯彈性體PU應(yīng)用開發(fā)隨著社會的發(fā)展和技術(shù)的進步,新材料的應(yīng)用越來越廣泛,聚氨酯彈性體自從上世紀80年代初開始從軍用轉(zhuǎn)為軍民兩用,并以民用為主后,產(chǎn)品的品種牌號不斷增加,生產(chǎn)規(guī)模日益擴大,在國民經(jīng)濟各部門及人們的衣食住行各方面所發(fā)揮的作用日趨重要。近年來,各國都在根據(jù)市場需求情況加強其應(yīng)用開發(fā)研究,開發(fā)的重點在以下幾個方面:汽車用聚氨酯彈性體。現(xiàn)今的汽車工業(yè)正在向高性能、低重量、舒適與安全的方向發(fā)展。橡塑合成材料正在逐步取代金屬材料,這就為聚氨酯彈性體的應(yīng)用開辟了極為廣闊的前景。美國Goodrich公司開發(fā)出第二代TPU,該產(chǎn)品保持了第一代TPU的特性,并采用中空玻璃球作填料,使光澤度提高了15%以上,可用于制造汽車邊板和減震墊等。在汽車上安裝安全氣囊,是現(xiàn)代汽車工業(yè)發(fā)展的需要,對保護駕駛員的生命安全有重大作用。這種氣囊必須具備一定強度才能經(jīng)受高速沖擊,還要有較好的低溫柔性,適宜用聚氨酯制作,每個氣囊用膠量約300克。我國大部分汽車尚未安裝氣囊,市場需求量很大。利用聚氨酯彈性體的高強度和高承載能力??芍圃熘械退佥d重車輛用輪胎,強度和高承載能力,可制造中低速載重車輛用輪胎,其承載能力是用天然膠制造的同規(guī)格輪胎的7倍。近年來,一種新型綠色聚氨酯復(fù)合輪胎正在研究開發(fā)之中,它是以新舊橡膠光胎為基體,澆注上一定厚度的高耐磨、耐刺扎的聚氨酯橡膠膠面層,目前正處于里程試驗階段,不久后有望投入指生產(chǎn)。建筑用聚氨酯彈性體。傳統(tǒng)的瀝青油氈防水材料已逐步被堅固耐用、整體施工的聚氨酯防水材料所替代;運動場的跑道在10年前只有國家級的正式比賽場地才用聚氨酯鋪裝材料,而現(xiàn)在大部分省市體育場、大中專院校,甚至一些中小學(xué)也都鋪上了聚氨酯塑膠跑道;大型橋梁的伸縮縫、飛機場跑道及高速公路的嵌縫也開始采用常溫固化的聚氯酯彈性體制作高速鐵路的軌枕是十分理想的材料,日本新干線鐵路通過的隧道和橋梁上所鋪的軌枕就是采用了聚氯酯彈性體材料。這一新的應(yīng)用充分發(fā)揮了聚氯酸彈性體質(zhì)輕、吸震性好、耐老化等特點,很好推廣價值。礦山用聚氯酯彈性體。煤礦、金屬及非金屬礦山對高耐磨、高強度而又富有彈性的非金屬材料需求量很大。近10年來,許多選擇煤廠用聚氯酯彈性篩選板取代了笨重的金屬篩板,不僅大大延長了篩板的使用壽命,而且明顯降低了操作環(huán)境的噪音,節(jié)能降耗效果明顯。其它如用于制作固體分離的旋流器、阻燃抗靜電的耐磨運輸帶、礦用單軌吊車的實芯輪、煤礦噴漿機用結(jié)合板、萬噸電動輪自卸車上的油密封圈、高壓電纜護套的冷補膠等也都為礦山建設(shè)發(fā)揮了巨大作用。目前還有許多礦山用耐磨彈性制品正等待我們?nèi)ラ_發(fā)和推廣。鞋用聚氯酯彈性體。自從臺商紛紛來到大陸,我國的制鞋業(yè)發(fā)展迅速。聚氯酯彈性具有緩沖性能好、質(zhì)輕、耐磨、防滑等優(yōu)點,現(xiàn)已成為制鞋工業(yè)中一種重要的配套材料,高爾夫球鞋、棒球鞋、足球鞋、滑雪鞋、旅游鞋、安全鞋等許多鞋的鞋底、鞋跟、鞋頭、鞋墊等重要配件都是用聚氯酯彈性體制成的,不僅美觀大方,而且舒適耐用,還能提高運動成績。醫(yī)用聚氨酯彈性體。良好的生物相容性、血液相容性、無各種添加劑是TPU和CPU材料在醫(yī)療領(lǐng)域獲得應(yīng)用的重要原因。目前已開發(fā)成功的醫(yī)用彈性體制品有:氣管套管、假肢、計劃生育用的栓堵劑、顱骨缺損修補材料、安全套等等,其在醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域應(yīng)用的前景還十分廣闊。新型聚氨酯復(fù)合板材。英國正在開發(fā)一種稱為SPS夾板層系

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