聚氨酯彈性體的性能與應(yīng)用

1、聚氨酯彈性體的性能與應(yīng)用班級(jí)：09高分子1班學(xué)號(hào)：09206020128姓名：朱朋明聚氨酯彈性體聚氨酯彈性體 l簡述l定義l性能l用途聚氨酯彈性體的簡述聚氨酯彈性體的簡述PU彈性體是一種PU的密實(shí)制品，其性能介于橡膠與塑料之間，具有高回彈性、吸震性、耐磨性、耐油、耐撕裂、耐化學(xué)腐蝕及耐輻射等性能。由于其加工方法越來越簡單，應(yīng)用越來越廣泛，已發(fā)展成為PU的主導(dǎo)制品。PU彈性體可分為混煉型、澆鑄型和熱塑型三種，其目前應(yīng)用比例為混煉型10%、澆鑄型65%、熱塑型25%。聚氨酯彈性體的定義聚氨酯彈性體的定義聚氨酯彈性體的性能聚氨酯彈性體的性能 一：硬度一：硬度 l普通橡膠的硬度范圍為邵A20至邵A90

2、，塑料的硬度范圍約為邵A95至邵D100，而聚氨酯彈性體的硬度范圍低至邵A10，高至邵D80，并且不需要填料的幫助。尤其可貴的是彈性體在塑料硬度下仍具有良好的橡膠彈性和伸長率，而普通橡膠只有靠添加大量填料，并以大幅度降低彈性和延伸率作為代價(jià)才能獲得較高的硬度。據(jù)報(bào)道，當(dāng)硬度高于75D時(shí)，其彈性將嚴(yán)重?fù)p失，當(dāng)硬度高于85D時(shí)，就不成彈性材料了二：機(jī)械強(qiáng)度二：機(jī)械強(qiáng)度 l聚氨酯彈性體的機(jī)械強(qiáng)度高，表現(xiàn)在楊氏模量、撕裂強(qiáng)度和承載力等方面楊氏模量及拉伸強(qiáng)度范圍寬聚氨酯彈性體的撕裂強(qiáng)度很高承載能力很高三：耐油和耐藥品性能三：耐油和耐藥品性能 l聚氨酯彈性體，特別是聚酯型聚氨酯彈性體，是一種強(qiáng)極性高分子材

3、料。和非極性礦物油的親和性小，在燃料油（如煤油、汽油）和機(jī)械油（如液壓油、機(jī)油、潤滑油等）中幾乎不受侵蝕，比通用橡膠好的多，可以與丁腈橡膠媲美。但是，在醇、酯、酮類及芳烴中溶脹較大，高溫下逐漸破壞。在鹵代烴中溶脹顯著，有時(shí)還發(fā)生降解。聚氨酯彈性體浸在無機(jī)物溶液中，如果沒有催化劑的作用，和浸在水中相似。在弱酸、弱堿溶液中降解比在水中快，強(qiáng)酸強(qiáng)堿對(duì)聚氨酯的浸蝕作用更大。l聚氨酯彈性體在油中的使用溫度為110以下，比空氣中的使用溫度高。但是，在多工程應(yīng)用中，油總是被水污染的。試驗(yàn)表明，只要油中含有0.02%的水，水幾乎可全部轉(zhuǎn)移到彈性體中，這時(shí)，使用效果就會(huì)發(fā)生顯著差異。四：耐水性能四：耐水性能 l

4、聚氨酯彈性體在常溫下的耐水性能是好的，一二年內(nèi)不會(huì)發(fā)生明顯水解作用，尤其是聚丁二烯型、聚醚型和聚碳酸酯型。通過強(qiáng)化耐水試驗(yàn)，用外推法得出，在25的常溫水中，拉伸強(qiáng)度損失一半所需要的時(shí)間，聚酯型彈性體（聚己二酸乙二醇丙二醇酯-TDI-MOCA）為10年，聚醚型彈性體（PTMG-TDI-MOCA）為50年，即聚醚型為聚酯型的5倍五：耐磨性能五：耐磨性能 l聚氨酯彈性體的耐磨性能非常突出，測試結(jié)果一般在0.030.20mm3/m范圍內(nèi)，約為天然橡膠的35倍。實(shí)際使用中，由于潤滑劑等因素的影響，其效果往往更好。耐磨性與材料的撕裂強(qiáng)度和表面狀況等關(guān)系很大。聚氨酯彈性體的撕裂強(qiáng)度比其他橡膠高得多，但是他本

5、身的摩擦系數(shù)并不低，一般在0.5以上，這就需要在實(shí)際使用中注意添加油類潤滑劑，或加少量二硫化鉬或石墨、硅油、四氟乙烯粉等，以降低摩擦系數(shù)，減少摩擦生熱。此外，摩擦系數(shù)還與材料硬度和表面溫度等因素有關(guān)。在所有情況下，摩擦系數(shù)都隨硬度的降低而提高，隨表面溫度的升高而上升。約60達(dá)到最大值。六：耐熱和耐氧化性能六：耐熱和耐氧化性能 l聚氨酯彈性體在惰性氣體（如氮?dú)猓┲械哪蜔嵝阅苌泻茫叵履脱鹾湍统粞跣阅芤埠芎?，尤其是聚酯型。但是高溫和氧的同時(shí)作用就會(huì)加快聚氨酯的老化進(jìn)程。一般的聚氨酯彈性體在空氣中長時(shí)間連續(xù)使用的溫度上限是80-90，短時(shí)間使用可達(dá)到120，對(duì)熱氧化變現(xiàn)出現(xiàn)顯著影響的溫度約為130

6、。按品種來說，聚酯型的耐熱氧化性能比聚醚型的好。在聚酯型中，聚己二酸己二醇酯型的好于一般聚酯型。在聚醚型中，PTMG又好于PPG型，并且均隨彈性體硬度提高而改善。此外一般的聚氨酯彈性體在高溫環(huán)境下強(qiáng)度下降顯著。七：低溫性能七：低溫性能 l聚氨酯彈性體有良好的低溫性能，主要表現(xiàn)在脆性溫度一般都很低（-50-70），有的配方（如PCL-TDI-MOCA）甚至更低的溫度也不脆化。同時(shí)小數(shù)品種（如PTMG-TDI-MOCA）的低溫彈性也很好。-45的壓縮耐寒系數(shù)可達(dá)到0.2-0.5的水平，但是多數(shù)品種，特別是一些大宗品種，如一般的聚酯型彈性體，低溫結(jié)晶傾向比較大，低溫彈性不好，作為密封件使用，在-20

7、一下容易初相漏油的現(xiàn)象。l隨著溫度的下降，聚氨酯彈性體的硬度、拉伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度和扭轉(zhuǎn)剛性顯著增大，回彈和伸長率下降八：吸振性能八：吸振性能 l聚氨酯彈性體對(duì)交變應(yīng)力的作用表現(xiàn)出明顯的滯后現(xiàn)象。在這一過程中外力作用的一部分能量消耗于彈性體的分子的內(nèi)摩擦，轉(zhuǎn)變成為熱能。這種特性叫做材料的吸振性能，也稱為能量吸收性能或阻尼性能。吸振性能通常用衰減系數(shù)表示。衰減系數(shù)表示發(fā)生形變的材料能吸收施加給它的能量的百分?jǐn)?shù)。它除了與材料的性質(zhì)有關(guān)外，還與環(huán)境溫度、振動(dòng)頻率有關(guān)。溫度越高，衰減系數(shù)越低，振動(dòng)頻率越高，吸收能量越大。當(dāng)頻率與大分子的松弛時(shí)間相近時(shí)，吸收的能量最大。室溫下的聚氨酯彈性體可吸收振動(dòng)能量的

8、10%-20%，比丁腈橡膠還好。適于在形變幅度小時(shí)吸收大的沖擊力，而在形變幅度大的吸收小的沖擊力。l此外，滯后現(xiàn)象產(chǎn)生內(nèi)生熱，使彈性體溫度升高。由于彈性體溫度上升，其回彈性提高，減震性能下降，所以，在設(shè)計(jì)減振件時(shí)一定要考慮諸性能的平衡九：電性能九：電性能 l聚氨酯彈性體的電絕緣性能在一般工作溫度下是比較好的，大體相當(dāng)于氯丁橡膠和酚醛樹脂的水平。由于它既可以澆注成型，又可熱塑成型，故常用作電器元件灌封和電纜護(hù)套等材料。聚氨酯彈性體由于其分子極性比較大，對(duì)水有親和性，所以其電性能隨環(huán)境溫度變化比較大，同時(shí)也不適用于高頻電器材料使用。此外，聚氨酯彈性體的電性能隨溫度的上升而下降，隨材料的硬度上升而提

9、高十：耐輻射性能十：耐輻射性能 l在合成高分子材料中，聚氨酯彈性體的耐高能射線的性能是很好的。在105-106Gy輻射劑量下仍具有滿意的使用性能。但是對(duì)于淺色或者透明的彈性體在射線的作用下會(huì)出現(xiàn)變色現(xiàn)象，與在熱空氣或大氣老化試驗(yàn)時(shí)觀察到的現(xiàn)象相似。十一：耐霉菌性能十一：耐霉菌性能 l聚醚型聚氨酯的耐霉菌性能還好，測試等級(jí)為0-1級(jí)，即基本不長霉菌。但聚酯型聚氨酯不耐霉菌，測試結(jié)果為嚴(yán)重長霉，不適于熱帶、亞熱帶野外使用和在濕熱的條件下存放。在野外和濕熱環(huán)境中使用的聚酯型聚氨酯彈性體，在配方中都要添加防霉劑（如八羥基喹啉銅、BCM等，一般用量在0.1%-0.5%）一改善其耐霉菌性能。十二：生物醫(yī)學(xué)

10、性十二：生物醫(yī)學(xué)性 l聚氨酯材料具有極好的生物相容性，急慢性毒理試驗(yàn)和動(dòng)物試驗(yàn)證實(shí)，醫(yī)用聚氨酯材料無毒，無至畸變作用，無過敏反應(yīng)，無局部激性，無知熱源性，是最具有價(jià)值的合成醫(yī)用高分子材料之一聚氨酯彈性體的應(yīng)用聚氨酯彈性體的應(yīng)用 l聚氨酯彈性體的綜合性能是十分優(yōu)越的。近年來，各國都在根據(jù)市場需求情況加強(qiáng)其應(yīng)用開發(fā)研究一：汽車用聚氨酯彈性體一：汽車用聚氨酯彈性體 l現(xiàn)今的汽車工業(yè)正在向高性能、低重量、舒適與安全的方向發(fā)展。橡塑合成材料正在逐步取代金屬材料，這就為聚氨酯彈性體的應(yīng)用開辟了極為廣闊的前景。二：建筑用聚氨酯彈性體二：建筑用聚氨酯彈性體 l傳統(tǒng)的瀝青油氈防水材料已逐步被堅(jiān)固耐用、整體施工的

11、聚氨酯防水材料所替代；運(yùn)動(dòng)場的跑道在10年前只有國家級(jí)的正式比賽場地才用聚氨酯鋪裝材料，而現(xiàn)在大部分省市體育場、大中專院校，甚至一些中小學(xué)也都鋪上了聚氨酯塑膠跑道；大型橋梁的伸縮縫、飛機(jī)場跑道及高速公路的嵌縫也開始采用常溫固化的聚氯酯彈性體制作高速鐵路的軌枕是十分理想的材料，日本新干線鐵路通過的隧道和橋梁上所鋪的軌枕就是采用了聚氯酯彈性體材料。這一新的應(yīng)用充分發(fā)揮了聚氯酸彈性體質(zhì)輕、吸震性好、耐老化等特點(diǎn)，很好推廣價(jià)值。三：礦山用聚氯酯彈性體三：礦山用聚氯酯彈性體 l煤礦、金屬及非金屬礦山對(duì)高耐磨、高強(qiáng)度而又富有彈性的非金屬材料需求量很大。近10年來，許多選擇煤廠用聚氯酯彈性篩選板取代了笨重的

12、金屬篩板，不僅大大延長了篩板的使用壽命，而且明顯降低了操作環(huán)境的噪音，節(jié)能降耗效果明顯。其它如用于制作固體分離的旋流器、阻燃抗靜電的耐磨運(yùn)輸帶、礦用單軌吊車的實(shí)芯輪、煤礦噴漿機(jī)用結(jié)合板、萬噸電動(dòng)輪自卸車上的油密封圈、高壓電纜護(hù)套的冷補(bǔ)膠等也都為礦山建設(shè)發(fā)揮了巨大作用。目前還有許多礦山用耐磨彈性制品正等待我們?nèi)ラ_發(fā)和推廣四：鞋用聚氯酯彈性體四：鞋用聚氯酯彈性體 l自從臺(tái)商紛紛來到大陸，我國的制鞋業(yè)發(fā)展迅速。聚氯酯彈性具有緩沖性能好、質(zhì)輕、耐磨、防滑等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已成為制鞋工業(yè)中一種重要的配套材料，高爾夫球鞋、棒球鞋、足球鞋、滑雪鞋、旅游鞋、安全鞋等許多鞋的鞋底、鞋跟、鞋頭、鞋墊等重要配件都是用聚氯酯彈性體制成的，不僅美觀大方，而且舒適耐用，還能提高運(yùn)動(dòng)成績。五：醫(yī)用聚氨酯彈性體五：醫(yī)用聚氨酯彈性體 l良好的生物相容性、血液相容性、無各種添加劑是TPU和CPU材料在醫(yī)療領(lǐng)域獲得應(yīng)用的重要原因。目前已開發(fā)成功的醫(yī)用彈性體制品有：氣管套管、假肢、計(jì)劃生育用的栓堵劑、顱骨缺損修補(bǔ)材料、安全套等等，其在醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域應(yīng)用的前景還十分廣闊。六：新型聚氨酯復(fù)合板材六：新型聚氨