一、浇注型聚氨酯弹性体的优越性能(1)加工方式简单、方便,易于自动化、连续化生产。但在C-PUR的生产中,原料均成液体,它们在液态下进行计量、混合、反应,直至浇注在模具中,操作方便,这样,生产环境得到了改善,劳动强度和能量消耗大幅度下降,而且有利于进行机械化连续性生产。在某种意义上讲,这种先进的液态加工过程是对传统橡胶生产方式的一种“革命”。(2)C-PUR的耐磨性能极好,在目前所知的弹性体中,C-PUR的耐磨性能最好。根据实验室对其磨耗性能的测定,C-PUR的耐磨性能是普通天然橡胶的3~5倍。
C-PUR的高耐磨性能不仅能当作普通橡胶用于抗磨部件的制造,同时还可以在一定程度上取代传统金属材料。但PUR既具有较高的机械强度,又具有良好的缓冲、能量吸收性能,这种“以柔克刚”的思路无疑是单纯提高材料表面硬度获得抗磨性能的一种补充。(3)C-PUR配方的可调性大,硬度变化范围大。C-PUR一般仅需改变原料体系和加工方法,即可很容易地制备出邵氏A硬度20的印刷胶辊至邵氏D硬度80的轴承衬套等硬度范围跨度很大的制品。特别应该指出的是,C-PUR在高硬度情况下,仍然保持良好的弹性,这是普通塑料等材料很难具备的性能。(4)C-PUR具有优异的力学机械性能。但C-PUR的抗张强度通常均大于40MPa;有些品种甚至可达60MPa。C-PUR的抗撕裂性能一般都比普通橡胶材料高得多。(5)C-PUR的耐油性能优越。它特别用于耐润滑油类和燃料油品。(6)C-PUR耐氧、耐臭氧性能突出。(7)C-PUR的负荷能力高。C-PUR制备的冲弹元件、缓冲元件的承载能力高,使用过程中不会出现龟裂,C-PUR存在的缺点和有待改进之处,有以下几点:
① 由于原料成本较高,在很大程度上限制了C-PUR的广泛使用。 ② 聚酯型C-PUR耐热水性能差,不适在湿热的介质中长期使用。同时,由于PUR的内升热较大,限制了它在高频率运动变形部位的应用。
③ C-PUR属于热固型材料,不易进行一般的回收处理。 二、CPU的主要原料及应用场合
CPU制备所需的主要原料为多元醇组分,异氰酸酯和扩链剂三大原料。 1
多元醇组分目前合成CPU的主要原料有:聚酯元醇、聚醚多元酯、聚己内酯多元醇、聚四氢呋喃和聚烯烃等不同种类的多元醇组分能够附于浇注型聚氨酯弹性体不同的特性。
1.1
聚酯型CPU的产品开发最早,聚酯型CPU的机械强度均高于聚醚型;耐油品等介质腐蚀性较强。但是由于酯基存在易被水解,故制品不耐热水侵蚀。
1.2
聚醚型CPU的显著优点是具有较好的水解稳定性,所制得的CPU产品硬度较低,但耐溶剂性较差。该类多元醇的供应厂家很多,其质量与国外产品已无甚差别。只是在色数、抗氧化性、不饱和度要差些。
聚四氢呋喃二醇:该类聚醚国内除济南圣泉生产外,规模5000吨/年;产品规格是PTMG1000,2000;大多数采用进口产品,主要供应商有杜邦、巴斯夫、三菱等。
1.3 聚己内酯多元醇 1.3.1
己内酯多元醇可以显著提高CPU产品的性能。由于己内酯多元醇的合成机理与普通聚酯多元醇的合成机理完全不同。前者为开环聚合,无副产物水等产生;后者为缩聚反应,整个反应属于可逆反应,而且反应过程中副产低分子的水等小分子产物,因此聚己内酯多元醇酸值低,无低分子物杂质,分子量分布均匀。由其制成的CPU具有以下优异性能:
A.聚己内酯多元醇CPU比源于聚己二酸的CPU密度更低。 B.聚己内酯多元醇与脂肪族或芳香族异氰酸酯都能反应。
C.聚己内酯多元醇CPU具有优异的耐低温挠曲疲劳性。 D.聚己内酯多元醇具有优异的耐水解性。
E.聚己内酯多元醇低滞后性高橡胶弹性 F.聚己内酯多元醇的粘度低,易于加工使用。 G.聚己内酯多元醇耐磨性较高。
H.聚己内酯多元醇具备低成雾性。 1.3.2
不同官能度的聚己内酯多元醇可制备不同性能的弹性体,应用如下:三官能度的聚己内酯多元醇可作为扩链剂和丁二醇一起制备低硬度弹性体,此外低分子量的聚己内酯二醇和聚己内酯三醇可用作聚氨酯扩链剂。
1.3.3
聚己内酯多元醇合成的预聚物在室温下(20~25℃)至少能稳定保存6个月,和纯MDI的预聚产物在20℃时为液态。
1.3.4 国内聚己内酯多元醇的生产厂家和贸易公司如下:国内生产厂家: * 武汉天生成科技有限公司
采用微波聚合工艺,生产分子量2000-3000的聚己内酯二元、三元、四元醇。 * 苏威公司国内的贸易商 *
上海沂庆贸易有限公司 长年销售世界著名的聚己内酯生产商日本大赛璐产品 * 上海怡化贸易有限公司 产地日本 *
上海博枫贸易有限公司 * 上海浩深贸易有限公司 * 广州仲远工贸有限公司 * 广州市汇采涂料化学品有限公司 *
骏桥贸易(深圳)有限公司 * 张家港浩成国际贸易有限公司 * 南京康源贸易有限公司 1.4
端羟基聚烯烃:主要品种是聚丁二烯(简称丁羟HTPB)和丁二烯-丙烯腈共聚物(简称丁腈羟HTPP)。其中HTPB因主链结构极性偏低,与其他树脂的相容性差,后者在相容性上有了较大的改善。它们能和普通多元醇一样,能与异氰酸酯反应。由于该类多元醇在主链上不含有酯基和醚键,因此此类多元醇用于制备耐低温和耐水性能十分突出的电器缘材料。由其制成CPU制品体积电阻高、电耗及功率因子低。由于CPU材料的合成,可以实现室温固化,成品的收缩率极小,是电器领域中应用前景十分看好的新材料。但是原料成本较高,目前国内端羟基聚烯烃的生产厂家有:
1.5 注意事项 1.5.1 合成CPU的多元醇,要求水分含量小于0.1%,水份的存在有以下不利因素: ①
水与-NCO反应,生产CO2气体,使得制品CPU产生气泡,影响外观,降低制品性能。 ②
水与-NCO反应,消耗大量的原料,使成本增加。
③水与-NCO反应生成脲的小分子颗粒,不仅使体系的粘度增加,生产工艺性能下降,而且对CPU性能有影响。 1.5.2
合成CPU的多元醇的酸碱度必须合适。因为:在酸性状态下,合成反应将有利于氨基甲酸酯的扩链反应;在碱性状态下,合成反应易产生支化反应,生成脲基甲酸酯、缩二脲等支链结构,甚至出现凝胶的危险。因此,在多元醇的生产过程中,尤其是聚醚多元醇,必要时应对其进行酸度调节,使之呈现中性或微酸性,有利于预聚物直链分子的顺利形成。
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