澆筑型聚氨酯彈性體(二)
一、澆注型聚氨酯彈性體的優(yōu)越性能(1)加工方式簡(jiǎn)單、方便,易于自動(dòng)化、連續(xù)化生產(chǎn)。但在C-PUR的生產(chǎn)中,原料均成液體,它們?cè)谝簯B(tài)下進(jìn)行計(jì)量、混合、反應(yīng),直至澆注在模具中,操作方便,這樣,生產(chǎn)環(huán)境得到了改善,勞動(dòng)強(qiáng)度和能量消耗大幅度下降,而且有利于進(jìn)行機(jī)械化連續(xù)性生產(chǎn)。在某種意義上講,這種******的液態(tài)加工過(guò)程是對(duì)傳統(tǒng)橡膠生產(chǎn)方式的一種“革命”。(2)C-PUR的耐磨性能極好,在目前所知的彈性體中,C-PUR的耐磨性能****。根據(jù)實(shí)驗(yàn)室對(duì)其磨耗性能的測(cè)定,C-PUR的耐磨性能是普通天然橡膠的3~5倍。 C-PUR的高耐磨性能不僅能當(dāng)作普通橡膠用于抗磨部件的制造,同時(shí)還可以在一定程度上取代傳統(tǒng)金屬材料。但PUR既具有較高的機(jī)械強(qiáng)度,又具有良好的緩沖、能量吸收性能,這種“以柔克剛”的思路無(wú)疑是單純提高材料表面硬度獲得抗磨性能的一種補(bǔ)充。(3)C-PUR配方的可調(diào)性大,硬度變化范圍大。C-PUR一般僅需改變?cè)象w系和加工方法,即可很容易地制備出邵氏A硬度20的印刷膠輥至邵氏D硬度80的軸承襯套等硬度范圍跨度很大的制品。特別應(yīng)該指出的是,C-PUR在高硬度情況下,仍然保持良好的彈性,這是普通塑料等材料很難具備的性能。(4)C-PUR具有優(yōu)異的力學(xué)機(jī)械性能。但C-PUR的抗張強(qiáng)度通常均大于40MPa;有些品種甚至可達(dá)60MPa。C-PUR的抗撕裂性能一般都比普通橡膠材料高得多。(5)C-PUR的耐油性能優(yōu)越。它特別用于耐潤(rùn)滑油類(lèi)和燃料油品。(6)C-PUR耐氧、耐臭氧性能突出。(7)C-PUR的負(fù)荷能力高。C-PUR制備的沖彈元件、緩沖元件的承載能力高,使用過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)龜裂,C-PUR存在的缺點(diǎn)和有待改進(jìn)之處,有以下幾點(diǎn): ① 由于原料成本較高,在很大程度上限制了C-PUR的廣泛使用。 ② 聚酯型C-PUR耐熱水性能差,不適在濕熱的介質(zhì)中長(zhǎng)期使用。同時(shí),由于PUR的內(nèi)升熱較大,限制了它在高頻率運(yùn)動(dòng)變形部位的應(yīng)用。 ③ C-PUR屬于熱固型材料,不易進(jìn)行一般的回收處理。 二、CPU的主要原料及應(yīng)用場(chǎng)合 CPU制備所需的主要原料為多元醇組分,異氰酸酯和擴(kuò)鏈劑三大原料。 1 多元醇組分目前合成CPU的主要原料有:聚酯元醇、聚醚多元酯、聚己內(nèi)酯多元醇、聚四氫呋喃和聚烯烴等不同種類(lèi)的多元醇組分能夠附于澆注型聚氨酯彈性體不同的特性。 1.1 聚酯型CPU的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)*早,聚酯型CPU的機(jī)械強(qiáng)度均高于聚醚型;耐油品等介質(zhì)腐蝕性較強(qiáng)。但是由于酯基存在易被水解,故制品不耐熱水侵蝕。 1.2 聚醚型CPU的顯著優(yōu)點(diǎn)是具有較好的水解穩(wěn)定性,所制得的CPU產(chǎn)品硬度較低,但耐溶劑性較差。該類(lèi)多元醇的供應(yīng)廠家很多,其質(zhì)量與國(guó)外產(chǎn)品已無(wú)甚差別。只是在色數(shù)、抗氧化性、不飽和度要差些。 聚四氫呋喃二醇:該類(lèi)聚醚國(guó)內(nèi)除濟(jì)南圣泉生產(chǎn)外,規(guī)模5000噸/年;產(chǎn)品規(guī)格是PTMG1000,2000;大多數(shù)采用進(jìn)口產(chǎn)品,主要供應(yīng)商有杜邦、巴斯夫、三菱等。 1.3 聚己內(nèi)酯多元醇 1.3.1 己內(nèi)酯多元醇可以顯著提高CPU產(chǎn)品的性能。由于己內(nèi)酯多元醇的合成機(jī)理與普通聚酯多元醇的合成機(jī)理完全不同。前者為開(kāi)環(huán)聚合,無(wú)副產(chǎn)物水等產(chǎn)生;后者為縮聚反應(yīng),整個(gè)反應(yīng)屬于可逆反應(yīng),而且反應(yīng)過(guò)程中副產(chǎn)低分子的水等小分子產(chǎn)物,因此聚己內(nèi)酯多元醇酸值低,無(wú)低分子物雜質(zhì),分子量分布均勻。由其制成的CPU具有以下優(yōu)異性能: A.聚己內(nèi)酯多元醇CPU比源于聚己二酸的CPU密度更低。 B.聚己內(nèi)酯多元醇與脂肪族或芳香族異氰酸酯都能反應(yīng)。 C.聚己內(nèi)酯多元醇CPU具有優(yōu)異的耐低溫?fù)锨谛浴?D.聚己內(nèi)酯多元醇具有優(yōu)異的耐水解性。 E.聚己內(nèi)酯多元醇低滯后性高橡膠彈性 F.聚己內(nèi)酯多元醇的粘度低,易于加工使用。 G.聚己內(nèi)酯多元醇耐磨性較高。 H.聚己內(nèi)酯多元醇具備低成霧性。 1.3.2 不同官能度的聚己內(nèi)酯多元醇可制備不同性能的彈性體,應(yīng)用如下:三官能度的聚己內(nèi)酯多元醇可作為擴(kuò)鏈劑和丁二醇一起制備低硬度彈性體,此外低分子量的聚己內(nèi)酯二醇和聚己內(nèi)酯三醇可用作聚氨酯擴(kuò)鏈劑。 1.3.3 聚己內(nèi)酯多元醇合成的預(yù)聚物在室溫下(20~25℃)至少能穩(wěn)定保存6個(gè)月,和純MDI的預(yù)聚產(chǎn)物在20℃時(shí)為液態(tài)。 1.3.4 國(guó)內(nèi)聚己內(nèi)酯多元醇的生產(chǎn)廠家和貿(mào)易公司如下:國(guó)內(nèi)生產(chǎn)廠家: * 武漢天生成科技有限公司 采用微波聚合工藝,生產(chǎn)分子量2000-3000的聚己內(nèi)酯二元、三元、四元醇。 * 蘇威公司國(guó)內(nèi)的貿(mào)易商 * 上海沂慶貿(mào)易有限公司 長(zhǎng)年銷(xiāo)售世界著名的聚己內(nèi)酯生產(chǎn)商日本大賽璐產(chǎn)品 * 上海怡化貿(mào)易有限公司 產(chǎn)地日本 * 上海博楓貿(mào)易有限公司 * 上海浩深貿(mào)易有限公司 * 廣州仲遠(yuǎn)工貿(mào)有限公司 * 廣州市匯采涂料化學(xué)品有限公司 * 駿橋貿(mào)易(深圳)有限公司 * 張家港浩成國(guó)際貿(mào)易有限公司 * 南京康源貿(mào)易有限公司 1.4 端羥基聚烯烴:主要品種是聚丁二烯(簡(jiǎn)稱丁羥HTPB)和丁二烯-丙烯腈共聚物(簡(jiǎn)稱丁腈羥HTPP)。其中HTPB因主鏈結(jié)構(gòu)極性偏低,與其他樹(shù)脂的相容性差,后者在相容性上有了較大的改善。它們能和普通多元醇一樣,能與異氰酸酯反應(yīng)。由于該類(lèi)多元醇在主鏈上不含有酯基和醚鍵,因此此類(lèi)多元醇用于制備耐低溫和耐水性能十分突出的電器緣材料。由其制成CPU制品體積電阻高、電耗及功率因子低。由于CPU材料的合成,可以實(shí)現(xiàn)室溫固化,成品的收縮率極小,是電器領(lǐng)域中應(yīng)用前景十分看好的新材料。但是原料成本較高,目前國(guó)內(nèi)端羥基聚烯烴的生產(chǎn)廠家有: 1.5 注意事項(xiàng) 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 水與-NCO反應(yīng),生產(chǎn)CO2氣體,使得制品CPU產(chǎn)生氣泡,影響外觀,降低制品性能。 ② 水與-NCO反應(yīng),消耗大量的原料,使成本增加。 ③水與-NCO反應(yīng)生成脲的小分子顆粒,不僅使體系的粘度增加,生產(chǎn)工藝性能下降,而且對(duì)CPU性能有影響。 1.5.2 合成CPU的多元醇的酸堿度必須合適。因?yàn)椋涸谒嵝誀顟B(tài)下,合成反應(yīng)將有利于氨基甲酸酯的擴(kuò)鏈反應(yīng);在堿性狀態(tài)下,合成反應(yīng)易產(chǎn)生支化反應(yīng),生成脲基甲酸酯、縮二脲等支鏈結(jié)構(gòu),甚至出現(xiàn)凝膠的危險(xiǎn)。因此,在多元醇的生產(chǎn)過(guò)程中,尤其是聚醚多元醇,必要時(shí)應(yīng)對(duì)其進(jìn)行酸度調(diào)節(jié),使之呈現(xiàn)中性或微酸性,有利于預(yù)聚物直鏈分子的順利形成。