CN104693398A - 一种用于化工工业的新型聚氨基甲酸酯原料 - Google Patents

Abstract

本发明一种用于化工工业的新型聚氨基甲酸酯原料在超低温下具有很好的贮存稳定性和粘合性，并介绍了由该组分制备的聚氨酯硬泡，通过由聚合MDI组成的多异氰酸酯，特定的聚醚单醇，有机硅泡沫稳定剂及二烷基二醇醚的反应可进行聚氨酯的制备；本发明一种用于化工工业的新型聚氨基甲酸酯原料成分：聚烯烃弹性体（POE）6-8%，低密度聚乙烯（LEDP）6-8%，EVA 5-7%，JPP 4%，聚氨酯（PU） 73-79%。

Description

一种用于化工工业的新型聚氨基甲酸酯原料

一、领域

   本发明一种用于化工工业的新型聚氨基甲酸酯原料属于化工领域。

二、简介

 随着 聚氨酯行业的不断发展，越来越多的行业和企业运用到了聚氨酯，对于一些运营商脱颖而出，例如上海后先聚氨酯有限公司是一家专业生产聚氨酯清扫器、聚氨酯刮板、聚氨酯包胶滚轮、轴承包胶轮、聚氨酯脚轮、聚氨酯弹性体制品等集科工贸于一体的有限公司，十多年来获得了丰富的生产制造经验，始终坚持聚氨酯原料的研制开发、模具的制作、聚氨酯组合料的配制；生产的工艺、销售、售后服务一贯性作业。在聚氨酯市场中酿造出良好的品质及声誉。产品已远销殴、美、东南亚等国家。

三、定义及应用

聚氨酯全称为聚氨基甲酸酯 ,是主链上含有重复氨基甲酸酯基团的大分子化合物的统称。聚氨酯是由我国上海后先聚氨酯引入，它是由有机二异氰酸酯或多异氰酸酯与二羟基或多羟基化合物加聚而成。

聚氨酯介绍

  PU弹性体制品可分为七大类：（1）超耐磨、自润滑PU弹性体制品类；（2）超高回弹PU弹性体制品类；（3）高吸震性PU弹性体制品类；（4）慢回弹、吸音PU弹性体制品类；（5）耐高温130度-150度，燃烧无烟PU弹性体制品类；（6）超高硬度96D±2D PU弹性体制品类；（7）特抗静电PU弹性体制品类。

聚氨酯产品类

后先聚氨酯主要经营聚氨酯清扫器，聚氨酯刮板，全聚氨酯制品；聚氨酯脚轮、轴承包胶轮；各型号聚氨酯输送滚筒、包胶滚轮、聚氨酯（PU）切割辊、盘拉机用聚氨酯压紧辊、规格Φ700—Φ50载重20T—0.01T高品质聚氨酯（PU）轮、各型号输送轴承包胶轮、冲压模具用聚氨酯（PU）弹簧(优力胶)、各种缓冲垫块、聚氨酯（PU）清管器、盾构机聚氨酯（PU）靴板系列、聚氨酯（PU）分道柱、聚氨酯清扫器刮板、抗静电阻燃聚氨酯（PU）托辊、波纹管聚氨酯（PU）膨胀块、保护钢丝绳超耐磨聚氨酯地滚、泥浆泵聚氨酯（PU）活塞、聚氨酯搅龙，聚氨酯喷砂配件、彩色混凝土地坪压花模等等。

产品特性

（1）划不伤，无噪音。使用寿命长，减少成本。

（2）耐温性在零下20度~高温120度

（3）聚氨酯产品无污染，无毒无味。

聚氨酯(简称PU)是由多异氰酸酯和聚醚多元醇或聚酯多元醇或/及小分子多元醇、多元胺或水等扩链剂或交联剂等原料制成的聚合物。通过改变原料种类及组成，可以大幅度地改变产品形态及其性能，得到从柔软到坚硬的最终产品。

聚氨酯制品形态有软质、半硬质及硬质泡沫塑料、弹性体（聚氨酯弹性体主要又包含热塑性TPU和热固性―多以浇注工艺实现CPU）、油漆涂料、胶粘剂、密封胶、合成革涂层树脂、弹性纤维等，广泛应用于汽车制造、冰箱制造、交通运输、土木建筑、鞋类、合成革、织物、机电、石油化工、矿山机械、航空、医疗、农业等许多领域。

1937年德国Otto Bayer教授首先发现多异氰酸酯与多元醇化合物进行加聚反应可制得聚氨酯，并以此为基础进入工业化应用，英美等国1945～1947年从德国获得聚氨酯树脂的制造技术于1950年相继开始工业化。日本1955年从德国Bayer公司及美国DuPont公司引进聚氨酯工业化生产技术。20世纪50年代末我国聚氨酯工业开始起步，近十几年发展较快。

 产品应用

聚氨酯材料，用途非常广，可以代替橡胶，塑料，尼龙等，用于机场，酒店，建材，汽车厂，煤矿厂，水泥厂，高级公寓，别墅，园林美化，彩石艺术，公园等

主要用途

由于聚氨酯含有强极性氨基甲酸酯基团，调节配方中NCO/OH的比例，可以制得热固性聚氨酯和热塑性聚氨酯的不同产物。按其分子结构可分为线型和体型两种。体型结构中由于交联密度不同，可呈现硬质、软质或介乎两者之间的性能，具有高强度、高耐磨和耐溶剂等特点。

在高铁防水施工中，通常使用以“聚脲材料”做成的涂层。它不仅具有优异的耐磨性、抗冲性、抗开裂、耐紫外线以及耐高低温性能，而且在施工效率极高，一次施工即可达到设计厚度，还不受环境温度、湿度影响，可在任意曲面、斜面及垂直面上快速喷涂成型，完全满足了无碴轨道的苛刻要求，而生产聚脲材料的主要原料便是聚氨酯。

根据所用原料的不同，可有不同性质的产品，一般为聚酯型和聚醚型两类。可用于制造塑料、橡胶、纤维、硬质和软质泡沫塑料、胶粘剂和涂料等。聚氨酯材料可用在国民生活的各个领域，应用范围非常广。下面列举出部分具有一定代表性的产品做简要介绍。

聚氨酯泡沫材料。分为硬质聚氨酯泡沫、半硬质聚氨酯泡沫和软质聚氨酯泡沫材料。硬质聚氨酯泡沫主要用于建筑隔热材料、保温材料（管道设施等的保温隔热）、生活用品（床、沙发等的垫材、冰箱，空调等的隔热层和冲浪板等的芯材），以及运输工具（汽车、飞机、铁路车辆的坐垫、顶棚等材料）。

聚氨酯弹性体。聚氨酯弹性体具有很好的抗拉强度、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。

聚氨酯防水材料。聚氨酯防水材料的使用相当方便，可在现场混合、涂布后进行常温湿气固化，即可得到具有无接缝、橡胶弹性并具有良好性能的防水层。且损坏后易修复。一般用作铺地材料、田径场跑道材料、赛马场、公园地面材料、隔热窗框等。

聚氨酯涂料。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。主要用于家具涂料、建材涂料和工业印刷油墨等。

聚氨酯胶黏剂。可以通过调节异氰酸酯和多元醇的配比来实现对固化物性能的调节，使其达到对基材的高度黏合性、优良的耐水性、耐油性以及耐化学药品性。聚氨酯胶黏剂主要用于包装、建筑、木材、汽车、制鞋等行业。

生物医用材料。聚氨酯具有优良的生物体相容性，因此逐渐被广泛用作生物医用材料。可用于人工心脏起搏器、人工血管、人工骨骼、人工食道、人工肾脏、人工透析膜等的制造。

20世纪30年代，德国Bayer实验室用二异氰酸酯及多元醇聚氨基甲酸酯为原料，制得了硬质泡沫塑料等聚氨酯样品。美国于1946年起开展了硬质聚氨酯泡沫塑料的研究，产品用于飞机夹心板材部件。

1952年，Bayer公司报道了聚酯型软质聚氯酯泡沫塑料中试研究成果；1952～1954年，又开发连续方法生产聚酯型软质聚氨酯泡沫塑料技术，并开发了相应的生产设备；1961年，采用蒸气压较低的多异氰酸酯PAPI制备硬质聚氨酯泡沫塑料，提高了硬质制品的性能和减少了施工时的毒性，并应用于现场喷涂工艺，使硬质泡沫塑料的应用范围进一步扩大。

由于价格较低的聚醚多元醇在60年代的大量生产，以及一步法和连续法软泡生产工艺及设备的开发，聚氨酯软泡获得应用。60年代中期，冷熟化半硬泡和自结皮模塑泡沫被开发，70年代在高活性聚醚多元醇的基础上开发了冷熟化高回弹泡沫。70年代开发了聚氨酯软泡的Maxfoam平顶发泡工艺、垂直发泡工艺，使块状聚氨酯软泡的工艺趋于成熟。后来，随着各种新型聚醚多元醇及匀泡剂的开发，还开发了各种模塑聚氨酯泡沫塑料。

产品应用

聚氨酯泡沫塑料应用广泛，软泡沫塑料主要用于家具及交通工具各种垫材、隔音材料等；硬泡沫塑料主要用于家用电器隔热层、屋墙面保温防水喷涂泡沫、管道保温材料、建筑板材、冷藏车及冷库隔热材等；半硬泡沫塑料用于汽车仪表板、方向盘等。市场上已聚氨基甲酸酯有各种规格用途的泡沫塑料组合料(双组分预混料)，主要用于(冷熟化)高回弹泡沫塑料、半硬泡沫塑料、浇铸及喷涂硬泡沫塑料等。

聚氨酯弹性体可在较宽的硬度范围具有较高的弹性及强度、优异的耐磨性、耐油性、耐疲劳性及抗震动性，具有“耐磨橡胶”之称。聚氨酯弹性体在聚氨酯产品中产量虽小，但聚氨酯弹性体具有优异的综合性能，已广泛用于冶金、石油、汽车、选矿、水利、纺织、印刷、医疗、体育、粮食加工、建筑等工业部门。

PU是聚氨酯，PU皮就是聚氨酯成份的表皮。服装厂家广泛用此种材料生产服装，俗称仿皮服装.PU 是英文polyurethane的缩写，化学中文名称 聚氨酯 其质量也有好坏，好的包包多采用进口PU 革

PU配皮是一般其反面是牛皮的第二层皮料，在表面涂上一层PU树脂，所以也称贴膜牛皮。其价格较便宜，利用率高。其随工艺的变化也制成各种档次的品种，如进口二层牛皮，因工艺独特，质量稳定，品种新颖等特点,是消费者公认的高档皮革，价格与档次都不亚于头层真皮。

PU皮与真皮包各有特点，PU皮包外观漂亮，好打理，价格较低，但不耐磨，易破；真皮价格昂贵，打理麻烦，但耐用。

水性聚氨酯

目前大多数水性PU主要是由自乳化法制备，以含亲水性基团的PU为主要固化成分，涂膜干燥时若亲水成分不能有效的进入交联网络中，干燥形成的涂膜遇水易溶胀。

另外其缺少像双组分溶剂型PU涂膜所能得到的交联密度和高相对分子质量，因而这些水分散体涂膜的耐水性、耐溶剂性、耐热性和光泽性较差，严重地限制了其使用的范围。因此，常采用提高涂膜的交联密度来改善乳液涂膜的耐水性。

常用的交联方法有两种:一种是在合成PU预聚物时，加入官能度大于2的多羟基化合物，直接生成交联PU预聚物，将上述预聚物很好地分散在水中，并扩链形成大分子，最后形成乳液。

这种方法也叫前交联法，缺点是易使预聚物黏度增大，较难分散在水中，影响乳液的稳定性。

新型交联剂和多官能团扩链剂的筛选与合成的活跃研究，已成为提高水性PU物理机械性能和耐水性能的主要途径之一。

另一种方法为外交联法，采用带羧的阴离子PU乳液进行交联，交联反应发生在PU分子的羧基上，有氮丙啶、碳化亚胺以及金属盐类化合物，在室温条件下进行交联。

这类交联剂一般在使用PU乳液时加入，因其交联反应速率很快，短时间内产生凝胶而破乳。外交联法可成功解决PU乳液涂膜的亲水性问题，但因外加交联剂，组成双组分涂饰剂给施工带来不便，此方法使用较少。

聚氨酯涂层剂

聚氨酯涂层剂是当今发展的主要种类，它的优势在于：涂层柔软并有弹性；涂层强度好，可用于很薄的涂层；涂层多孔，具有透湿和通气性能；耐磨，耐湿，耐干洗。 其不足在于：成本聚氨基甲酸酯较高；耐气候性差；遇水、热、碱要水解。

TPU涂层剂按组成分类有：聚酯系聚氨酯；聚醚系聚氨酯；芳香族异氰酸酯系聚氨酯；脂肪族异氰酸酯系聚氨酯。按使用上采用的介质分为溶剂类和水系类。

在大分子主链上含有—NHCOO—基团的重复结构单元的聚合物统称为聚氨基甲酸酯，简称聚氨酯（PU）。它是由有机多异氰酸酯与聚醚型或聚酯型多元醇反应制得。人们常见的聚氨酯塑料多以软、硬泡沫体的形式出现。

硬质聚氨酯泡沫塑料

理化性质

密度：0.04～0.06g/cm3(25 摄氏度)，拉伸强度：0.147MPa，弯曲强度：0.196MPa，导热系数：0.035W/(m.K) 。该制品最大特点是：可根据具体使用要求，通过改变原料的规格、品种和配方，合成所需性能的产品。该产品质轻（密度可调），比强度大，绝缘和隔音性能优越，电气性能佳，加工工艺性好，耐化学药品，吸水率低，加入阻燃剂，亦可制得自熄性产品。该材料与聚醚型同一密度的硬泡相比，有较高的拉伸强度和较好的耐油、耐溶剂和耐氧化性能，但聚酯粘度大，操作较困难。

主要用途

主要用于冷库、冷罐、管道等部门作绝缘保温保冷材料，高层建筑、航空、汽车等部门做结构材料起保温隔音和轻量化的作用。超低密度的硬泡可做防震包装材料及船体夹层的填充材料。

软质聚氨酯泡沫塑料

理化性质

密度：0.03～0.07g/cm3 ，拉伸强度：8.83～117kPa ，伸长率（%）：150～300。弯曲强度：0.196MPa，导热系数：0.034～0.041W/(m.K)。熔点（℃）：170～190。

主要用途

不同密度的软泡沫塑料，其主要用途有些差别。软质聚酯型聚氨酯泡沫塑料（Flexible Polyester Polyurethane Foams）主要用作服装、鞋帽衬里，垫肩和精密仪器的防震包装等。

用作鲨鱼皮泳衣

鲨鱼皮泳衣是人们根据其外形特征起的绰号，它的核心技术在于模仿鲨鱼的皮肤。生物学家发现，鲨鱼皮肤表面粗糙的V形皱褶可以大大减少水流的摩擦力，使身体周围的水流更高效地流过，鲨鱼得以快速游动。快皮的超伸展纤维表面便是完全仿造鲨鱼皮肤表面制成的。此外，这款泳衣还充分融合了仿生学原理：在接缝处模仿人类的肌腱，为运动员向后划水时提供动力；在布料上模仿人类的皮肤，富有弹性。实验表明，鲨鱼皮的纤维可以减少3% 水的阻力，这在1秒就能决定胜负的游泳比赛中有着非凡意义。根本原因：“鲨鱼皮”使用了能增加浮力的聚氨酯纤维材料。

组成及成份

耐溶剂聚氨酯弹性体的制备方法

由聚酯多元醇与二异氰酸酯通过一步或多步硫化反应进行制备。聚酯多元醇可由琥珀酸与多元醇制备，多元醇可选择乙撑二醇，二乙二醇，丁二醇，甘油，三羟甲基丙烷，丙二醇和二新戊醇中的一种或几种。制得的弹性体浸到溶剂中（如醇类，甲苯，二甲苯，丙酮，环己酮，丁酮等）48小时，重量增长率<70%。该弹性体可用于印刷滚筒和丝网印刷刮刀片。

多异氰酸酯组分及聚氨酯硬泡的制备

一种多异氰酸酯组分，该组分在超低温下具有很好的贮存稳定性和粘合性，并介绍了由该组分制备的聚氨酯硬泡，通过由聚合MDI组成的多异氰酸酯，特定的聚醚单醇，有机硅泡沫稳定剂及二烷基二醇醚的反应可进行聚氨酯的制备。

聚氨基甲酸酯

成分：             

聚烯烃弹性体（POE） 6-8%

低密度聚乙烯（LEDP） 6-8%

EVA   5-7%

JPP   4%

聚氨酯（PU）   73-79% 。

Claims (6)

1.本发明一种用于化工工业的新型聚氨基甲酸酯原料是由多异氰酸酯和聚醚多元醇或聚酯多元醇或/及小分子多元醇、多元胺或水等扩链剂或交联剂等原料制成的聚合物；通过改变原料种类及组成，可以大幅度地改变产品形态及其性能，得到从柔软到坚硬的最终产品。

2.密度：0.04～0.06g/cm3(25 摄氏度)，拉伸强度：0.147MPa，弯曲强度：0.196MPa，导热系数：0.035W/(m.K) ；该制品最大特点是：可根据具体使用要求，通过改变原料的规格、品种和配方，合成所需性能的产品；该产品质轻（密度可调），比强度大，绝缘和隔音性能优越，电气性能佳，加工工艺性好，耐化学药品，吸水率低，加入阻燃剂，亦可制得自熄性产品；该材料与聚醚型同一密度的硬泡相比，有较高的拉伸强度和较好的耐油、耐溶剂和耐氧化性能，但聚酯粘度大，操作较困难。

3.主要用于冷库、冷罐、管道等部门作绝缘保温保冷材料，高层建筑、航空、汽车等部门做结构材料起保温隔音和轻量化的作用；超低密度的硬泡可做防震包装材料及船体夹层的填充材料；

软质聚氨酯泡沫塑料

密度：0.03～0.07g/cm3 ，拉伸强度：8.83～117kPa ，伸长率（%）：150～300；弯曲强度：0.196MPa，导热系数：0.034～0.041W/(m.K)；熔点（℃）：170～190。

4.不同密度的软泡沫塑料，其主要用途有些差别；软质聚酯型聚氨酯泡沫塑料（Flexible Polyester Polyurethane Foams）主要用作服装、鞋帽衬里，垫肩和精密仪器的防震包装等；

用作鲨鱼皮泳衣

鲨鱼皮泳衣是人们根据其外形特征起的绰号，它的核心技术在于模仿鲨鱼的皮肤；生物学家发现，鲨鱼皮肤表面粗糙的V形皱褶可以大大减少水流的摩擦力，使身体周围的水流更高效地流过，鲨鱼得以快速游动；快皮的超伸展纤维表面便是完全仿造鲨鱼皮肤表面制成的；此外，这款泳衣还充分融合了仿生学原理：在接缝处模仿人类的肌腱，为运动员向后划水时提供动力；在布料上模仿人类的皮肤，富有弹性；实验表明，鲨鱼皮的纤维可以减少3% 水的阻力，这在1秒就能决定胜负的游泳比赛中有着非凡意义；根本原因：“鲨鱼皮”使用了能增加浮力的聚氨酯纤维材料。

5.本发明一种用于化工工业的新型聚氨基甲酸酯原料的制备方法

由聚酯多元醇与二异氰酸酯通过一步或多步硫化反应进行制备；聚酯多元醇可由琥珀酸与多元醇制备，多元醇可选择乙撑二醇，二乙二醇，丁二醇，甘油，三羟甲基丙烷，丙二醇和二新戊醇中的一种或几种；制得的弹性体浸到溶剂中（如醇类，甲苯，二甲苯，丙酮，环己酮，丁酮等）48小时，重量增长率<70%；该弹性体可用于印刷滚筒和丝网印刷刮刀片。

6.本发明一种用于化工工业的新型聚氨基甲酸酯原料在超低温下具有很好的贮存稳定性和粘合性，并介绍了由该组分制备的聚氨酯硬泡，通过由聚合MDI组成的多异氰酸酯，特定的聚醚单醇，有机硅泡沫稳定剂及二烷基二醇醚的反应可进行聚氨酯的制备；

本发明一种用于化工工业的新型聚氨基甲酸酯原料成分：             

聚烯烃弹性体（POE）  6-8%

低密度聚乙烯（LEDP） 6-8%

EVA 5-7%

JPP 4%

聚氨酯（PU）  73-79% 。