PU是什么材质?

PU是什么材质?

PU是什么材质?聚氨酯(英语:Polyurethane,IUPAC缩写为PUR,一般缩写为PU),是指主链中含有氨基甲酸酯特征单元的一类高分子。这种高分子材料广泛用于黏合剂,涂层,低速轮胎,垫圈,车垫等工业领域。在日常生活领域聚氨酯被用来制造各种泡沫和塑料海绵。聚氨酯还被用于制造避孕套(对乳胶避孕套过敏的人适用)和医用器材和材料。由于聚氨酯具有非常低的导热系数,其材料为基础的新型墙体保温材料开始在欧美等西方国家逐步发展成熟。.

历史

聚胺酯的研究开发最初是由奥托·拜耳和他的同事合作于1937年在德国勒沃库森的法本公司实验室开始的。他们通过实验应用加成聚合原理,利用液态异氰酸酯和液态聚醚或二醇聚酯生成一种有别于当时已发现的聚烯烃和缩聚生成塑料的新型塑料-聚氨酯。新的单体混合物也不同于华莱士·卡罗瑟斯已取得的对于聚酯的专利。起初,应用仅限于纤维和软质泡沫,命名为英语:Igamid U,这种树脂制成的纤维称之为英语:Perlon U,但在1944年仅达到25t/月。随后其发展受二次世界大战影响(期间PU只小范围用于航空座椅),直到1952年异氰酸酯才开始可以通过商业途径购买到。1954年,美国孟山都与德国拜耳公司合资成立莫贝化工,在美国开始使用甲苯二异氰酸酯(TDI)和聚酯多元醇生产用于商业用途的软质聚氨酯泡沫。这种泡沫(起初被发明者称作仿制的瑞士奶酪)的发明归功于把水加入到反应体系当中,这些物质也用来生产硬质泡沫,粘胶和弹性体。线性纤维是由六亚甲基二异氰酸酯(HDI)和1,4-丁二醇(BDO)反应生成的。

第一种商业生产的聚醚多元醇,聚(四亚甲基醚)乙二醇,是由杜邦于1956年用四氢呋喃聚合生成的。BASF和陶氏化学在随后的1957年推出比较便宜的聚烷烃二元醇。这些聚醚多元醇表现出了技术和商业上的优势,如:低成本,易处理,优异的水解稳定性;而且在制备聚氨酯时可以快速取代聚酯多元醇。其他的PU推进者还有美国联合碳化物和莫贝化工。1960年,软质聚氨酯泡沫的产量达到四万五千吨。经过十多年的发展,随着氯氟烷烃鼓泡剂的出现,便宜的聚醚多元醇,和二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)的出现推动了硬质聚氨酯泡沫在高性能的隔热材料的运用。基于聚合MDI(PMDI)的硬质聚氨酯泡沫比基于TDI的材料有更好的热稳定性和燃烧性能。

1967年,氨基甲酸乙酯改性的聚异氰酸酯硬质泡沫被生产出来了,生产出来的低密度隔热材料显示出更好的热稳定性和阻燃性。也是在60年代,汽车的内部安全组件如仪表盘和门的面板开始使用热塑性塑料回填半硬质泡沫制成。

在1969年,拜耳在德国的杜塞尔多夫展出了一辆全塑料车。汽车的有些部件是利用一种叫做RIM(反应注塑成型)的新工艺制造而成。RIM技术是用高压注入液态组分然后快速注入反应组分至模腔内。大的部件如汽车仪表盘和面板,也可用同样的方法注塑成型。聚氨酯的RIM包括许多不同的产品和工艺:利用二元胺链增长剂和氨基甲酸、异氰酸酯和聚脲的三聚工艺,加入添加剂,如研磨过的玻璃、云母,加工过的纤维等,形成所谓的RRIM,它可以改善弯曲模量和热稳定性。1983年,美国利用这种技术生产出来汽车塑料车身。在模穴内预先加入玻璃纤维,可以进一步改善弯曲模量,即所谓的SRIM或叫结构RIM。

从二十世纪80年代初,水吹微孔柔性聚氨酯泡沫被用于汽车面板和轮胎密封空气过滤器的模型垫圈。此后,由于能源价格上升、以及减少PVC在汽车中使用的要求日增,聚氨酯的市场份额不断增加。昂贵的原料价格因部件重量的减轻,如金属盖和过滤器外壳的减少而得到补偿。高填充的聚氨酯弹性体和未填充的聚氨酯泡沫现在被用于高温油过滤器当中。

生产聚氨酯泡沫(包括泡沫橡胶)时,要往反应混合物中加入少量挥发性物质,叫做鼓泡剂。这些简单的物质予聚氨酯优异的隔热性能。20世纪90年代初,为了减少对臭氧层的影响,蒙特利尔协议限制使用部分含氯的鼓泡剂。如三氯氟甲烷(CFC-11)。其它的卤代烷,如氯氟烃,1,1-二氯-1-氟乙烷(HCFC-141b)被1994年的IPPC温室气体指令和1997年的欧盟有机挥发性气体指令列为逐渐被淘汰的物质。到90年代末期,虽然还有部分发展中国家使用含卤鼓泡剂,北美和欧洲已越来越多地使用二氧化碳、戊烷,1,1,1,2-四氟乙烷(HFC-134a)、1,1,1,3,3-五氟丙烷(HFC-245fa)作为鼓泡剂。

基于已有的聚氨酯喷涂技术和聚醚胺化学理论,聚氨酯的喷涂弹性材料在二十世纪九十年代得到迅猛的发展。它们的快速反应和对潮湿相对不敏感的特性使得它们成为大面积项目的涂装的首选涂料。如次级安全外壳,人孔和通道涂层,罐的内衬。经过适当的打底和表面处理后,对混凝土和钢有很好的粘结力。在相同时期,新的双组分聚氨酯和聚氨酯聚脲共混弹性体技术被运用于现场施工的负载床衬垫。这种对小卡车和其它运载货箱的涂装技术创造出一种耐用,耐摩擦的复合金属材料。热塑性塑料内衬弥补了金属在易腐蚀和脆性方面的缺陷。

原材料

要制造聚氨酯,需要有两类至少两种功能的物质作为反应剂:含有异氰酸酯官能团的化合物,和含有活性氢原子的化合物。这些化合物的物理化学特性、结构和分子大小会对聚合反应、易加工性及聚氨酯加工后的物理特性产生影响。此外,助剂如催化剂、表面活性剂、发泡剂、交联剂、阻燃剂,光稳定剂和填料的加入目的是为了控制和改善反应工艺和聚合物的性能。