聚氨酯預(yù)聚體

澆注型聚氨酯預(yù)聚體又稱澆注型聚氨酯彈性體(CPUE)，簡(jiǎn)稱澆注型聚氨酯(CPU)或聚氨酯澆筑膠。顧名思義，"澆注型"是指制品在成型前物料體系為液體，可澆筑，反應(yīng)固化直接成型制品的一種化學(xué)加工方法，而且該物料體系中原則上不含揮發(fā)性液體。因?yàn)槌尚颓霸撐锪象w系為液體，而TPU和MPU制品在成型前為固體，所以也可把CPU稱為液體橡膠或液體彈性體。與TPU和MPU相比，CPU的原材料選擇范圍更大，產(chǎn)品硬度范圍更寬，特別適合于大中型產(chǎn)品的生產(chǎn)，彌補(bǔ)了TPU和MPU制品加工工藝的局限和不足，可最大限度發(fā)揮聚氨酯彈性體的性能優(yōu)勢(shì)，拓寬聚氨酯彈性體的應(yīng)用領(lǐng)域。CPU彈性體最早出現(xiàn)于德國(guó)。20世紀(jì)50年代初世界上第一個(gè)CPU產(chǎn)品在德國(guó)拜耳公司實(shí)現(xiàn)了批量生產(chǎn)，其商品牌號(hào)為Vulkollan(瓦爾考蘭)。20世紀(jì)50年代末美國(guó)杜邦公司以PTMG和TDI為主要原料推出了商品牌號(hào)為Adiprenel的聚醚型CPU，隨后出現(xiàn)了MDI型CPU，為后來(lái)聚氨酯彈性體的發(fā)展和應(yīng)用做出了卓越貢獻(xiàn)。20世紀(jì)70年代后，碳化二亞胺改性的液化MDI、低不飽和度聚醚、低游離TDI預(yù)聚物、端氨基聚醚、各種環(huán)保型胺類(lèi)擴(kuò)鏈劑等新材料陸續(xù)進(jìn)入市場(chǎng)，反應(yīng)注射模塑(RIM)和噴涂聚脲彈性體技術(shù)相繼問(wèn)世，大大推進(jìn)了傳統(tǒng)CPU制品成型技術(shù)，拓寬了CPU產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域。

聚氨酯彈性體除了傳統(tǒng)的CPU、TPU和MPU外，還應(yīng)包括防水涂料和鋪裝材料、鞋底原液、合成革漿料、氨綸和膠黏劑，因?yàn)樗鼈冊(cè)谑覝叵戮幱诟邚棏B(tài)(橡膠態(tài))。其中防水和鋪裝材料、鞋底原液在制品成型前均為液體，不含溶劑，應(yīng)歸屬于CPU。如按此分類(lèi)統(tǒng)計(jì)，2005年我國(guó)聚氨酯彈性體消費(fèi)量約87萬(wàn)噸，接近我國(guó)聚氨酯消費(fèi)總量的40%。在彈性體中CPU消費(fèi)量36萬(wàn)噸，占41.3%。其中鞋底原液(RIM產(chǎn)品)20萬(wàn)噸，占55%，鋪裝材料10萬(wàn)噸，占28%，傳統(tǒng)的CPU 6萬(wàn)噸，占17%。

瀝青的極性很小，而聚氨酯預(yù)聚體由于含有極性基團(tuán)氨基甲酸酯基與-O-基，具有較強(qiáng)的極性，二者的相容性較差。

表現(xiàn)在材料的性能上，為易析油或固液分離不相容，致使機(jī)械性能變差，防水性能降低。這一問(wèn)題是瀝青聚氨酯防水涂料研究的難題。目前國(guó)內(nèi)主要是通過(guò)加入一種相容劑來(lái)增加瀝青與聚氨酯的相容性。

1、相容劑的選擇

相容劑的選擇應(yīng)從結(jié)構(gòu)、極性、沸點(diǎn)及相對(duì)分子質(zhì)量等幾個(gè)方面來(lái)考慮。首先應(yīng)有助于瀝青在聚氨酯溶劑中的溶解，其次應(yīng)與聚氨酯有適當(dāng)?shù)娜芙庑曰蚍磻?yīng)性。最適宜的相容劑是一種表面活性材料，由一基本無(wú)極性部分和一極性部分組成，其結(jié)構(gòu)為：CH3一(CnH2n)一Rl，其中n≥4，Rl為COOH、COOM或COOR2等；R2是一飽和有機(jī)鏈，且鏈至少有一個(gè)側(cè)基為-OH。其基本無(wú)極性部分與瀝青材料一般相容，且鏈越長(zhǎng)，需要的相容劑越少；其有極性部分Rl與預(yù)聚體非常相容。因此相容劑使瀝青材料在預(yù)聚體中懸浮，使它們易于全部混合，而不使瀝青析出。

2、相容性的評(píng)價(jià)

瀝青聚氨酯的相容性可分為初始相容性和增塑相容性。初始相容性是指甲、乙組分經(jīng)充分?jǐn)嚢杌旌铣跗?，能否形成均一的體系。如初始相容性好，能形成均一的體系，則涂膜就能正常固化，具有一定的物理機(jī)械性能。初始相容性可通過(guò)牽線實(shí)驗(yàn)來(lái)判斷。將甲、乙組分混合3—5min以后，用玻璃棒蘸取杯中物料舉離杯中物面，看能夠牽出連續(xù)的細(xì)線的長(zhǎng)度。相容性越好，則形成的牽線越長(zhǎng)、越細(xì)。

甲、乙組分混合的初期，體系具有很好的初始相容性，也能形成均一的體系，但隨著固化的進(jìn)程，小分子質(zhì)量的聚氨酯預(yù)聚體經(jīng)化學(xué)反應(yīng)逐步交聯(lián)成為高分子質(zhì)量的聚合物，并具有一定的強(qiáng)度和彈性，這一過(guò)程中，化學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生了質(zhì)的變化。

增塑相容性就是指完全固化后，體系是否仍然均勻，相容劑、瀝青等組分是否能在高度相容的狀態(tài)下列聚氨酯本體起到有效的增塑、增韌作用。可以通過(guò)電子顯微鏡直接觀測(cè)相容劑使用前后瀝青在聚氨酯中的混合均勻情況來(lái)評(píng)價(jià)增塑相容性。