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聚氨酯弹性体发展趋势

聚氨酯弹性体发展趋势

 

聚氨酯弹性体既有橡胶的高弹性,又有塑料的高硬度和高强度,其耐磨性卓越,具有优异的耐油、耐化学药品、耐屈挠、耐低温性能。聚氨酯弹性体是制造绿色轮胎和轮胎绿色制造的理想材料。废旧轮胎可回收用作其他聚氨酯产品,不会造成环境污染。

1 产品开发新趋势

  聚氨酯热塑性弹性体又称热塑性聚氨酯橡胶,简称TPU,是一种(AB)型嵌段线型聚合物,A为高相对分子质量(1000-6000)的聚酯或聚醚,B为含2-12直链碳原子的二醇,AB链段间化学结构是用二异氰酸酯,通常是二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)连接。热塑性聚氨酯橡胶靠分子间氢键交联或大分子链间轻度交联,随着温度的升高或降低,这两种交联结构具有可逆性。在熔融状态或溶液状态,分子间力减弱,而冷却或溶剂挥发之后又由强的分子间力连接在一起,恢复原有固体的性能。聚氨酯弹性体是聚氨酯合成材料中的一个品种,由于其结构具有软、硬两个链段,可对其进行分子设计,而赋予材料高强度、韧性好、耐磨、耐油等优异性能。由于其极其优异的性能而广泛应用于汽车、建筑、矿山开采、航空航天、电子、医疗器械、体育制品等多个领域,成为极具发展前景的合成材料制品。

  AES公司推出的另一种新品级产品,可确保由不同热塑性材料或橡胶材料制成的汽车部件外观协调一致。通过切削处理,可调整部件外观,形成光洁、光亮或无光外观。用于制造模塑密封条时,该产品还具有以下优势:便于注塑,尤其适合于复杂几何形状的部件;密封性能优良;具有高流动特徵,能形成光亮的表面;弹性回复性优良,可最大限度降低部件翘曲;粘合力强。除了提高汽车外部部件外观协调性之外,该类粘合注塑级产品还具有TPV的常见优点,例如:密度小、可减轻部件质量、耐老化性能优良、能延长部件寿命、压缩形变小,以及适应温度范围广等。全球热塑性弹性体(TPE)的年消费量达226万t。为了更好地把握此庞大商机并配合市场需求,国际橡塑材料制造商纷纷积极开发各种新型热塑性弹性体产品。热塑性弹性体产品的应用领域广泛,而又以汽车和医疗市场的需求增长最为显著。

  2 主要性能特点

  聚氨酯弹性体是典型的多嵌段共聚物,分子链由玻璃化温度低于室温的柔性链段和玻璃化温度高于室温的刚性链段嵌段而成。其中,低聚物多元醇构成柔性链段,二异氰酸酯和小分子扩链剂构成刚性链段。柔性链段和刚性链段的嵌段结构决定了其性能的特殊性:

  (1)普通的橡胶硬度范围一般在绍尔A20-A90,塑料的硬度范围约为绍尔A95-绍尔D100,而聚氨酯弹性体能达到低至绍尔A10以下,高至绍尔D85,且不需要填料辅助;

  (2)较高的强度和弹性,在较宽的硬度范围内仍然可以保持较高的强度和弹性;

  (3)优异的耐磨性,是天然橡胶的2-10倍;

  (4)耐水、油脂及耐化学品性优良;

  (5)抗冲击性高、耐疲劳性及抗震动性高,适于高频挠屈应用;

  (6)耐低温性能好,低温脆性约在-30℃或-70℃以下;

  (7)具有优良的保温性能,由于导热系数较低,与橡胶和塑料相比,保温效果较好;

  (8)良好的生物相容性和抗凝血性能;

  (9)优异的电绝缘性、耐霉菌性能和紫外线稳定性。

  聚氨酯弹性体既可跟普通橡胶一样采用塑炼、混炼、硫化工艺成型,也可以液体橡胶的形式进行浇注模压、浇注离心成型或者喷涂,还可制成颗粒材料,用注射、挤出、压延、吹塑等工艺成型。这样,不仅提高了工作效率,还使产品的尺寸精度和外观都得到很大程度的改善,利用浇注机浇注也避免了手工浇注可能造成的隐性缺陷,大大提高了产品的使用寿命。

  聚氨酯弹性体并非十全十美,它的主要缺点是:

  (1)内生热大,耐高温性能一般。正常使用温度范围是-40-120℃。若需在高频振荡条件或高温条件下长期作用,则必须在结构设计或配方上采取相应改性措施。

  (2)不耐强极性溶剂和强酸、碱介质。在一定温度下,醇、酸、酮会使聚氨酯弹性体溶胀和降解,氯仿、二氯甲烷、二甲基甲酰胺、三氯乙烯等溶剂在常温下就会使聚氨酯弹性体溶胀。

  3 常见功能与应用领域

  由于聚氨酯弹性体的功能独特,作为一种具有优异性能的聚氨酯弹性体高分子材料,现已在人们的日常生活、工农业生产等众多领域中广泛应用。

  (1)浇注型聚氨酯弹性体(PU)是一种介于橡胶与塑料之间的一种新型材料,在实际应用中,多作为橡胶制品的更新换代产品。由于有卓越的耐磨性(弹性体中最好),高强度(是普通橡胶的3-5倍),高伸长率(500%-1500%),高弹性(负载支撑容量大,减震效果好),硬度范围宽(邵氏A20-邵氏D70);并且还具有耐油,耐酸、碱,耐射线辐射等优异性能,还具有杰出的耐磨性能,因此在磨损问题严重的场合有很多重要用途,特别是在采矿、石油、天然气工业。浇注型聚氨酯弹性体适用领域有:实心轮胎;印刷、输送胶辊;压型胶辊;油封、垫圈球节、衬套轴承;○型圈;撑垫;鞋底、后根、包头;衬里;齿轮等。不同应用领域,选择的弹性体的硬度范围不同。在矿山、冶金等行业的应用有筛板、摇床等;在机械工业方面的应用有胶辊、胶带、密封件等;在汽车工业方面的应用有轮胎、密封圈等;在轻工业方面的应用有聚氨酯鞋底料、聚氨酯合成革、聚氨酯纤维;在建筑工业方面的应用有防水材、铺装材、灌封材等。

点击次数:  更新时间:18-04-12 13:11:48  【打印此页】  【关闭