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聚氨酯生产的基本工艺及设计

来源:mile体育米乐    发布时间:2024-07-09 23:30:38

  聚氨酯(缩写PU)是聚氨基甲酸酯的简称,由多异氰酸酯和多羟基聚合物加聚而成,是在高分子主链上含有许多重复的氨基甲酸酯链段(-NHCOO-)的高分子化合物。聚氨酯是各种高分子材料中唯一一种在塑料、橡胶、泡沫、纤维、涂料、胶粘剂和功能高分子领域均有重大应用价值的合成高分子材料,产品渗透到国民经济的方方面面,已成为当前高分子材料中品种最多、用途最广、发展最快的特种有机合成材料。

  聚氨酯上游原料主要为异氰酸酯和多元醇,中游初级制品包括泡沫塑料、弹性体、纤维塑料、纤维、 鞋革树脂、涂料、胶粘剂和密封胶等树脂制品,下游为家居、家电、交通、建筑、日用品等行业。

  1、聚氨酯泡沫材料,分硬泡、半硬泡和软泡三种:PU软泡是一种非常理想的垫材材料,垫材也是软泡用量最大的应用领域;PU硬泡是冷冻冷藏设备(如冰箱)的最理想的绝热材料;PU半硬泡最典型的应用是用于制备汽车保险杠。

  2、合成革浆料加工采用水抽提DMF工艺,比较环保,而且生产的合成革拥有非常良好的透湿、透气性能,手感柔软、丰满、轻盈,更富于天然皮革的风格和外观,是天然皮革的最理想的替代品,大范围的应用于服装、制鞋、箱包、家具、体育等行业。

  3、聚氨酯涂料具有强的黏合性,涂膜具有优良的耐磨性、耐水性及耐药品性等。大多数都用在家具涂料、建材涂料和工业印刷油墨等。

  4、聚氨酯弹性体具有非常好的抗拉强度、抗撕裂强度、耐冲击性、耐磨性、耐候性、耐水解性、耐油性等优点。主要用作涂覆材料(如软管、垫圈、轮带、辊筒、齿轮、管道等的保护)、绝缘体、鞋底以及实心轮胎等方面。

  5、聚氨酯纤维(简称氨纶)的高回弹性是所有弹性纤维都不能够比拟的,在传统纺织品中,只需加入不到5%数量的氨纶,就可以使传统织物的档次大为提高,显示出柔软、舒适、美观、高雅的风格。

  6、聚氨酯鞋底原液制作的鞋底密度低、质地柔软、穿着舒适,耐磨减震防滑性能好,多用来制造高档皮鞋、运动鞋、旅游鞋等。

  7、聚氨酯胶黏剂的低温和超低温性能超过所有别的类型的胶粘剂,大多数都用在包装、建筑、木材、汽车、制鞋等行业。

  8、聚氨酯密封胶是用来填充空隙(孔洞、接头、接缝等)的材料,兼备粘接和密封两大功能。聚氨酯密封胶与硅酮密封胶、聚硫密封胶构成了目前高档密封胶的三大品种。

  1、溶液法(亦称丙酮法)把端异氰酸基预聚体溶于低沸点能与水互溶的溶剂中(丙酮最常用,因此此方法亦称丙酮法),与亲水性官能基的化合物反应,生成聚氨酯离聚物,加水搅拌实现相转移,蒸馏法回收丙酮,得水性聚氨酯乳液。

  此法是目前最常用、最重要的方法,步骤复便且重现性好。几乎所有的线型聚氨酯都可以用此法植入离子体,再分散于水相中成为水分散液。其分散液粒径为0.03~0.5μm,粒度可变范围较广,可为不透明或半透明或乳白色热塑性聚氨酯乳液。

  2、预聚体分散法此过程不需要大量溶剂,避免了回收溶剂的麻烦,同时也符合低VOC和无VOC未来环保要求的趋势。此工艺过程的第一步也是先合成端-NCO基预聚体,再植入离子基,使成为离子性齐聚物,加水并强烈搅拌,此间,聚氨酯预聚体形成水分散液和端-NCO基与水进行的扩链反应同时发生。加入二元胺作扩链剂能够大大减少-NCO与水反应的几率,最终生成聚氨酯-脲水分散液。过程如下:

  此法较丙酮法简单,无须溶剂回收工序,节能,但产品性能稍差于丙酮法。通常是把预聚体在强烈搅拌下加入水中分散,如果-NCO活性较低或者使用高剪切力混合分散装置也可以反加料分散,即把水加入预聚体中。此法制得乳液粒径为0.1~0.5μm,且可制得具有不一样交联度的聚氨酯乳液。

  3、熔融分散法将聚酯或聚醚二醇、叔胺和异氰酸酯在熔融状态下制备预聚体,用过量尿素终止使生成亲水性的双缩二脲离聚物,再将其在甲醛水溶液中分散,使发生羟甲基化反应,生成羟甲基双缩二脲聚氨酯齐聚物,用水稀释即可得聚氨酯双脲乳液。其实就是在低pH值情况下,分散相之间的缩聚反应进而达到扩链和交联的目的。此法反应较易控制,不需溶剂,同时也不要求高效混合装置,可制成粒径为0.03~10μm之间的分散胶粒,分散液稳定,适宜大规模工业化生产,能制备委员长中交联度的聚氨酯乳液。

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