聚氨酯彈性體合成與加工方法

　　聚氨酯的合成方法是以化學反應為基礎的，有一步法和兩步法之分。

　　所謂一步法就是將全部的原料一次混合反應生成聚氨酯制品。兩步法又稱預聚物法或預聚體法，是將低聚物多元醇和多異氰酸酯先反應生成分子量比較低的預聚物，然后再加人擴鏈劑等與預聚物反應生成聚氨酯產（制）品。通常的預聚物由低聚物多元醇（如聚酯、聚醚等）與過量的二異氰酸酯反應制備。其中易揮發的游離二異氰酸酯的含量都要求比較低。如果二異氰酸酯的量大大超過多元醇的量(為2倍以上)，那么大量的二異氰酸酯無處反應，只能以游離狀態存在于預聚物中，所以在這種情況下所制得的預聚物實際上是預聚物和二異氰酸酷的一種混合物。制備這種預聚物的目的主要是為了降低常溫下預聚物的粘度，以便在第二步反應中使預聚物組分和擴鏈交聯劑的粘度和體積比較接近，以提高計量的準確性和混合效果。為了有別于通常的低游離二異氰酸酯預聚物，可將這種高游離異氮酸酯含量的預聚物稱為半預聚物或半預聚體，用半預聚物合成聚氨酯產（制）品的方法葉稱之為半預聚物法或半預聚體法。這種半預聚物主要用于MDI型澆注型聚氨酯彈性體。

　　聚氨酯彈性體按其制品加工方法可分為澆注型(CPU)、熱塑型(TPU)和混煉型聚氨酯(MPU)三大類。隨著聚氨酯應用領域的擴大和加工技術的不斷進步，20世紀70年代以后與上述二種傳統加工方法不同的反應注射模塑（RIM)和水性聚氨酯的生產技術已趨成熟，并得到迅速發展，形成了各自完整的工藝和產品體系。

　　CPU在加工成型前為粘性液體，故有“液體橡膠”之稱。它可以用一步法或兩步法合成，其制品成型既可以加壓硫化，又可常壓硫化;既可熱硫化，又可室溫固化；既可手工澆注，又可用澆注機連續澆注成型。所以澆注成型工藝為大型彈性體制品的生產提供了諸多方便。

　　TPU和MPU在制品加工前均為固體，可相應稱為“固體橡膠”。TPU常用一步法生產，即將低聚物多元醇、二異氰酸酯（如MDI)和小分子二醇經計量、混合進人雙螺桿反應器反應，然后切粒和干燥，進行連續化生產。TPU的數均分子量在30000以上，硬度較高（邵氏A65邵氏D80)，用通用塑料加工設備生產制品。全熱塑TPU還可用熱熔涂覆或配成DMF等溶液，用浸漬或涂覆法生產仿皮革等制品。

　　MPU生膠與全熱塑TPU相似，亦為端羥基線型聚合物，但相對分子質量較低(20000-30000)，軟鏈段含量較高，可塑性大。MPU生膠吋用間歇法或連續化生產，用通用橡膠加工設備牛產制品。TPU和MPU的模壓制品都需在加熱和加壓下成型，這就給模具制造提出了很高的要求。所以，一般來說TPU和MPU只適宜于加工中小件模壓制品。其中TPU偏重于較硬（邵氏A70以上）的制品，MPU偏重于較軟（邵氏A80以下）的制品。聚氨酯彈性體是將低粘度高活性的物料用高壓計適泵輸送到一個容積很小的混合頭中快速撞擊混合后，注入模腔并快速反應，固化成型。RIM工藝主要用于生產中低密度自結皮聚氨酯微孔彈性體制品和某本無泡的彈性體制品。物料系統和模具的溫度較低（約65)、能量消費少、生產效率高,因此RIM制品加工既不同于TPU注塑成型，也有別于CPU制品加工。水性聚氨酯采用兩步法合成。它是以無污染的水為分散劑的體系，主要用作皮革涂飾劑。

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