澆注型聚氨酯預(yù)聚體又稱澆注型聚氨酯彈性體(CPUE),簡稱澆注型聚氨酯(CPU)或聚氨酯澆筑膠。
中文名稱 | 澆注型聚氨酯預(yù)聚體 |
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澆注型聚氨酯預(yù)聚體又稱澆注型聚氨酯彈性體(CPUE),簡稱澆注型聚氨酯(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。因為成型前該物料體系為液體,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,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。20世紀(jì)50年代初世界上第一個CPU產(chǎn)品在德國拜耳公司實現(xiàn)了批量生產(chǎn),其商品牌號為Vulkollan(瓦爾考蘭)。20世紀(jì)50年代末美國杜邦公司以PTMG和TDI為主要原料推出了商品牌號為Adiprenel的聚醚型CPU,隨后出現(xiàn)了MDI型CPU,為后來聚氨酯彈性體的發(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)保型胺類擴鏈劑等新材料陸續(xù)進(jìn)入市場,反應(yīng)注射模塑(RIM)和噴涂聚脲彈性體技術(shù)相繼問世,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,因為它們在室溫下均處于高彈態(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。如按此分類統(tǒng)計,2005年我國聚氨酯彈性體消費量約87萬噸,接近我國聚氨酯消費總量的40%。在彈性體中CPU消費量36萬噸,占41.3%。其中鞋底原液(RIM產(chǎn)品)20萬噸,占55%,鋪裝材料10萬噸,占28%,傳統(tǒng)的CPU 6萬噸,占17%。
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以聚醚多元醇和異氰酸酯為原料合成聚氨酯預(yù)聚體。通過測定—NCO的含量,研究了預(yù)聚反應(yīng)時間和反應(yīng)溫度對預(yù)聚反應(yīng)的影響;研究了R值[n(—NCO)/n(—OH)],反應(yīng)時間和溫度對預(yù)聚物黏度的影響,并探討了預(yù)聚反應(yīng)過程中含水量、預(yù)聚體貯存時間對彈性體性能的影響。
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1 澆注型聚氨酯 1概述 聚氨酯彈性體( PUE,PolyurethaneElastomer )是一類綜合性能優(yōu)良的高分子合 成材料 ,包含有澆注型聚氨酯彈性體 (CPU)、熱塑型聚氨酯彈性體 (TPU)和混煉型聚氨 酯彈性體 (MPU),微孔聚氨酯彈性體、聚氨酯防水材料、鞋底材料、鋪裝材料等。 CPU 在加工前成型前為粘性液體,故有“液體橡膠”之稱,它是以液態(tài)低聚物 多元醇、異氰酸酯和小分子擴鏈劑為原料,使用液體混合澆注的加工成型方法,經(jīng)擴 鏈交聯(lián)反應(yīng)得到固化交聯(lián)的高彈性產(chǎn)物。 CPU 成型工藝簡單,形成的彈性體分子完整 程度高,最大限度發(fā)揮了聚氨酯彈性體的特點,綜合性能也優(yōu)于 MPU 和 TPU,因而 成為聚氨酯彈性體中產(chǎn)量最大、應(yīng)用范圍最廣的品種。在許多工業(yè)領(lǐng)域中, CPU 正在 逐步地取代傳統(tǒng)金屬和硫化橡膠,取得越來越廣泛的應(yīng)用。澆注法也是本課題制備聚 氨酯彈性體采用的方法
按照末端基團的反應(yīng)特性,聚氨酯預(yù)聚體可分為:端異氰酸酯基預(yù)聚體、端羥基預(yù)聚體、含封閉基團預(yù)聚體,以及含其它基團如端硅烷基、端丙烯酸烷酯的聚氨酯預(yù)聚體。
帶有NCO端基的預(yù)聚體有時被稱為改性多異氰酸酯,具有較高的反應(yīng)特性,易受水分等的影響,貯存期較短;帶有OH端基的預(yù)聚體稱為端羥基預(yù)聚體,反應(yīng)活性一般,貯存期較長,通常作膠粘劑主劑用。采用含活性氫的封閉劑與NCO基團反應(yīng),保護預(yù)聚體中的游離NCO基團,即制得封閉型聚氨酯預(yù)聚體。該種預(yù)聚體配制成的涂料或膠粘劑在施工后受熱解封,重新產(chǎn)生NCO基團,后者參與交聯(lián)反應(yīng)而使體系固化
聚氨酯預(yù)聚體廣泛地應(yīng)用于聚氨酯膠粘劑、涂料、彈性體、泡沫和纖維等諸多領(lǐng)域。
膠粘劑、涂料預(yù)聚體技術(shù)在單、雙組分涂料或膠粘劑的制備方面獲得了十分廣泛的應(yīng)用。聚氨酯膠粘劑不但對不同被粘基材的表面有著較好的適應(yīng)性,而且自身內(nèi)聚能較大,具有相當(dāng)高的強度。聚氨酯預(yù)聚體可作為膠粘劑的主體成分。按照預(yù)聚體的反應(yīng)性大致可分為單組分反應(yīng)性膠粘劑、單組分非反應(yīng)性膠粘劑和雙組分反應(yīng)性膠粘劑等三類。單組分反應(yīng)性膠粘劑一般采用含活性NCO基團的或含被封閉的NCO基團的預(yù)聚體。含游離NCO基團的預(yù)聚體,通常可直接使用,或配制成室溫固化的單組分濕固化聚氨酯膠粘劑或涂料。在制備用于單組分膠粘劑的預(yù)聚體時,無論是在本體或溶液形式,通常在聚酯多元醇與TDI或MDI的擴鏈反應(yīng)中控制NCO與OH基團的摩爾比大于1,使得反應(yīng)產(chǎn)物中的游離NCO含量控制在一定水平。端NCO基預(yù)聚體可用于膠粘劑、涂料、浸漬劑等許多領(lǐng)域。將聚氨酯預(yù)聚體與廢舊輪胎橡膠粒子混合,澆制用于幼兒園等公共場合的彈性墊,是濕固化聚氨酯預(yù)聚體用作橡膠顆粒粘合劑應(yīng)用的一個典型例子。