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聚氨酯(Polyurethane, PU) 是聚氨基甲酸酯的简称

日期:2019-07-18 人气:10

聚氨酯(Polyurethane, PU) 是聚氨基甲酸酯的简称

聚氨酯(Polyurethane, PU) 是聚氨基甲酸酯的简称,是一类高分子主链上带有重复的氨基甲酸酯结构单元(一NHCOO-基团)的聚合物的总称。通常由多异氰酸酯和低聚物多元醇以及多元醇或芳香族二胺等通过逐步聚反应制备,为典型的多嵌段共聚物。除了生成氨基甲酸酯基团外,还生成脲、缩二脲等基团。所以,从广义上来说,聚氨酯是异氰酸酯的加成物。实际合成中,根据反应所用原料官能团数目的不同,可以制成线型或体型结构的聚氨酯材料,所得到的聚合物的性能和用途也不一样。

在聚氨酯弹性体中,由于软硬段的不相容性,存在明显的微相分离结构,其中软段提供弹性,硬段起到增强填充和交联作用。这种多相的高分子具有机械强度高、硬度高、耐磨耗和耐化学腐蚀等特点。氨基甲酸酯基团的极性特征、基团间形成氢键的能力以及长链软段和短链硬段溶解性的差异,导致软硬段热力学不相容而产生微相分离,硬段分子之间缔合在一起形成许多微区而分散在软段相基质中。这样最终形成的-PU 材料并不是统计学上的无规共聚物,而是硬段含量很高的聚合物链与几乎是纯软段的“混合物”, 且在化学键连接的两相微区中存在着氢键相互作用。有强极性和氢键作用的硬段在橡胶态的软段基质中起到物理交联点和活性增强填料的作用。聚氨酯合成所用的主要原料有多异氰酸酯、多元醇或多元胺等含氢化合物、助剂等。多异氰酸酯常用的有甲苯二异氰酸酯(TDI) 、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI) 、六亚甲基二异氰酸酯(HDI) 、多次甲基多苯基多异氰酸酯(PAPI) 、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI) 及特殊用途的其他异氰酸酯。多元醇化合物主要有聚酯多元醇、聚己内酯、聚碳酸酯、聚醚多元醇、氨基聚醚多元醇、聚四氢呋喃醚、聚乙二醇、端羟基聚丁二烯橡胶、环氧树脂和含有羟基的丙烯酸树脂等大分子多元醇。小分子多元醇有乙二醇、丙二醇、一缩二乙二醇、1, 4-丁二醇、三羟甲基丙烷、季戊四醇等。多元胺有乙二胺、二乙烯三胺、 异佛尔酮二胺等。助剂有中和剂(如三乙胺、醋酸等)、乳化剂(如吐温、斯盘、烷基硫酸钠、烷基季铵盐等)、增稠剂、光亮剂、亚光剂、增黏剂和交联剂等。聚氨酯材料性能优异,制品种类多,用途广泛。近30年来,世界聚氨酯工业发展非常迅速,已成为化学工业中增长最快的行业,而中国将成为推进世界聚氨酯工业发的重要力量。

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