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聚氨酯全稱為聚氨基甲酸酯 ,是主鏈上含有重復氨基甲酸酯基團的大分子化合物的統稱。它是由有機二異氰酸酯或多異氰酸酯與二羥基或多羥基化合物加聚而成。

目錄

基本信息

物化性質

研發歷史

制備來源

主要用途

生產技術

聚氨酯產品的制備

產品應用 

1. 水性聚氨酯

2. 聚氨酯涂層劑

3. 用作鯊魚皮泳衣

行業發展

中國聚氨酯行業發展前景簡析

聚氨酯硬質泡沫發泡工藝 

1. 聚氨酯防水涂料施工工藝

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編輯本段基本信息

聚氨酯，中文名：聚氨基甲酸酯；聚氨酯 

  聚氨基甲酸酯

拼音：jù ān jī jiǎ suān zhǐ

聚氨酯全稱為聚氨基甲酸酯，是主鏈上含有重復氨基甲酸酯基團 (NHCOO )的大分子化合物的統稱。它是由有機二異氰酸酯或多異氰酸酯與二羥基或多羥基化合物加聚而成。聚氨酯大分子中除了氨基甲酸酯外，還可含有醚、酯、脲、縮二脲 ,脲基甲酸酯等基團。

英文名：polyurethane

英文簡稱：PU

編輯本段物化性質

CAS No.：51852-81-4

分 子 式：通式可以是 -[-O-CONH-]n-

編輯本段研發歷史

聚氨酯(簡稱PU)是由多異氰酸酯和聚醚多元醇或聚酯多元醇或/及小分子多元醇、多元胺或水等擴鏈劑或交聯劑等原料制成的聚合物。通過改變原料種類及組成，可以大幅度地改變產品形態及其性能，得到從柔軟到堅硬的最終產品。聚氨酯制品形態有軟質、半硬質及硬質泡沫塑料、彈性體（聚氨酯彈性體主要又包含熱塑性TPU和熱固性―多以澆注工藝實現CPU）、油漆涂料、膠粘劑、密封膠、合成革涂層樹脂、彈性纖維等，廣泛應用于汽車制造、冰箱制造、交通運輸、土木建筑、鞋類、合成革、織物、機電、石油化工、礦山機械、航空、醫療、農業等許多領域。

1937年德國Otto Bayer教授首先發現多異氰酸酯與多元醇化合物進行加聚反應可制得聚氨酯，并以此為基礎進入工業化應用，英美等國1945～1947年從德國獲得聚氨酯樹脂的制造技術于1950年相繼開始工業化。日本1955年從德國Bayer公司及美國DuPont公司引進聚氨酯工業化生產技術。20世紀50年代末我國聚氨酯工業開始起步，近十幾年發展較快。

編輯本段制備來源

由二元或多元異氰酸酯與二元或多元羥基化合物、二元胺等作用而成的高分 

  聚氨基甲酸酯

子化合物。

聚氨基甲酸酯，是分子結構中含有—NHCOO—單元的高分子化合物，該單元由異氰酸基和羥基反應而成，反應式如下：

-N=C=O+HO-→-NH-COO-

聚氨酯的發現：20世紀30年代，德國Otto Bayer 首先合成了TPU。在1950年前后，TPU作為紡織整理劑在歐洲出現，但大多為溶劑型產品用于干式涂層整理。20世紀60年代，由于人們環保意識的增強和政府環保法規的出臺，水系TPU涂層應運而生。70年代以后，水系PU涂層迅速發展，PU涂層織物已廣泛應用。80年代以來，TPU的研究和應用技術出現了突破性進展。與國外相比，國內關于PU紡織品整理劑的研究較晚。

編輯本段主要用途

由于聚氨酯含有強極性氨基甲酸酯基團，調節配方中NCO/OH的比例，可以制得熱固性聚氨酯和熱塑性聚氨酯的不同產物。按其分子結構可分為線型和體型兩種。體型結構中由于交聯密度不同，可呈現硬質、軟質或介乎兩者之間的性能，具有高強度、高耐磨和耐溶劑等特點。

在高鐵防水施工中，通常使用以“聚脲材料”做成的涂層。它不僅具有優異的耐磨性、抗沖性、抗開裂、耐紫外線以及耐高低溫性能，而且在施工效率極高，一次施工即可達到設計厚度，還不受環境溫度、濕度影響，可在任意曲面、斜面及垂直面上快速噴涂成型，完全滿足了無碴軌道的苛刻要求，而生產聚脲材料的主要原料便是聚氨酯。

根據所用原料的不同，可有不同性質的產品，一般為聚酯型和聚醚型兩類。可用于制造塑料、橡膠、纖維、硬質和軟質泡沫塑料、膠粘劑和涂料等。聚氨酯材料可用在國民生活的各個領域，應用范圍非常廣。下面列舉出部分具有一定代表性的產品做簡要介紹。

聚氨酯泡沫材料。分為硬質聚氨酯泡沫、半硬質聚氨酯泡沫和軟質聚氨酯泡沫材料。硬質聚氨酯泡沫主要用于建筑隔熱材料、保溫材料（管道設施等的保溫隔熱）、生活用品（床、沙發等的墊材、冰箱，空調等的隔熱層和沖浪板等的芯材），以及運輸工具（汽車、飛機、鐵路車輛的坐墊、頂棚等材料）。

聚氨酯彈性體。聚氨酯彈性體具有很好的抗拉強度、抗撕裂強度、耐沖擊性、耐磨性、耐候性、耐水解性、耐油性等優點。主要用作涂覆材料（如軟管、墊圈、輪帶、輥筒、齒輪、管道等的保護）、絕緣體、鞋底以及實心輪胎等方面。

聚氨酯防水材料。聚氨酯防水材料的使用相當方便，可在現場混合、涂布后進行常溫濕氣固化，即可得到具有無接縫、橡膠彈性并具有良好性能的防水層。且損壞后易修復。一般用作鋪地材料、田徑場跑道材料、賽馬場、公園地面材料、隔熱窗框等。

聚氨酯涂料。聚氨酯涂料具有強的黏合性，涂膜具有優良的耐磨性、耐水性及耐藥品性等。主要用于家具涂料、建材涂料和工業印刷油墨等。

聚氨酯膠黏劑。可以通過調節異氰酸酯和多元醇的配比來實現對固化物性能的調節，使其達到對基材的高度黏合性、優良的耐水性、耐油性以及耐化學藥品性。聚氨酯膠黏劑主要用于包裝、建筑、木材、汽車、制鞋等行業。

生物醫用材料。聚氨酯具有優良的生物體相容性，因此逐漸被廣泛用作生物醫用材料。可用于人工心臟起搏器、人工血管、人工骨骼、人工食道、人工腎臟、人工透析膜等的制造。[1]

編輯本段生產技術

20世紀30年代，德國Bayer實驗室用二異氰酸酯及多元醇 

  聚氨基甲酸酯

為原料，制得了硬質泡沫塑料等聚氨酯樣品。美國于1946年起開展了硬質聚氨酯泡沫塑料的研究，產品用于飛機夾心板材部件。1952年，Bayer公司報道了聚酯型軟質聚氯酯泡沫塑料中試研究成果；1952～1954年，又開發連續方法生產聚酯型軟質聚氨酯泡沫塑料技術，并開發了相應的生產設備；1961年，采用蒸氣壓較低的多異氰酸酯PAPI制備硬質聚氨酯泡沫塑料，提高了硬質制品的性能和減少了施工時的毒性，并應用于現場噴涂工藝，使硬質泡沫塑料的應用范圍進一步擴大。由于價格較低的聚醚多元醇在60年代的大量生產，以及一步法和連續法軟泡生產工藝及設備的開發，聚氨酯軟泡獲得應用。60年代中期，冷熟化半硬泡和自結皮模塑泡沫被開發，70年代在高活性聚醚多元醇的基礎上開發了冷熟化高回彈泡沫。70年代開發了聚氨酯軟泡的Maxfoam平頂發泡工藝、垂直發泡工藝，使塊狀聚氨酯軟泡的工藝趨于成熟。后來，隨著各種新型聚醚多元醇及勻泡劑的開發，還開發了各種模塑聚氨酯泡沫塑料。

編輯本段聚氨酯產品的制備

一、耐溶劑聚氨酯彈性體的制備方法

由聚酯多元醇與二異氰酸酯通過一步或多步硫化反應進行制備。聚酯多元醇可由琥珀酸與多元醇制備，多元醇可選擇乙撐二醇，二乙二醇，丁二醇，甘油，三羥甲基丙烷，丙二醇和二新戊醇中的一種或幾種。制得的彈性體浸到溶劑中（如醇類，甲苯，二甲苯，丙酮，環己酮，丁酮等）48小時，重量增長率<70%。該彈性體可用于印刷滾筒和絲網印刷刮刀片。

二、多異氰酸酯組分及聚氨酯硬泡的制備

一種多異氰酸酯組分，該組分在超低溫下具有很好的貯存穩定性和粘合性，并介紹了由該組分制備的聚氨酯硬泡，通過由聚合MDI組成的多異氰酸酯，特定的聚醚單醇，有機硅泡沫穩定劑及二烷基二醇醚的反應可進行聚氨酯的制備。[2]

編輯本段產品應用

聚氨酯泡沫塑料應用廣泛。軟泡沫塑料主要用于家具及交通工具各種墊材、隔音材料等；硬泡沫塑料主要用于家用電器隔熱層、屋墻面保溫防水噴涂泡沫、管道保溫材料、建筑板材、冷藏車及冷庫隔熱材等；半硬泡沫塑料用于汽車儀表板、方向盤等。市場上已 

  聚氨基甲酸酯

有各種規格用途的泡沫塑料組合料(雙組分預混料)，主要用于(冷熟化)高回彈泡沫塑料、半硬泡沫塑料、澆鑄及噴涂硬泡沫塑料等。

聚氨酯彈性體可在較寬的硬度范圍具有較高的彈性及強度、優異的耐磨性、耐油性、耐疲勞性及抗震動性，具有“耐磨橡膠”之稱。聚氨酯彈性體在聚氨酯產品中產量雖小，但聚氨酯彈性體具有優異的綜合性能，已廣泛用于冶金、石油、汽車、選礦、水利、紡織、印刷、醫療、體育、糧食加工、建筑等工業部門。

PU是聚氨酯，PU皮就是聚氨酯成份的表皮。服裝廠家廣泛用此種材料生產服裝，俗稱仿皮服裝.PU 是英文polyurethane的縮寫，化學中文名稱 聚氨酯 其質量也有好壞，好的包包多采用進口PU 革

PU配皮是一般其反面是牛皮的第二層皮料，在表面涂上一層PU樹脂，所以也稱貼膜牛皮。其價格較便宜，利用率高。其隨工藝的變化也制成各種檔次的品種，如進口二層牛皮，因工藝獨特，質量穩定，品種新穎等特點,是消費者公認的高檔皮革，價格與檔次都不亞于頭層真皮。

PU皮與真皮包各有特點，PU皮包外觀漂亮，好打理，價格較低，但不耐磨，易破；真皮價格昂貴，打理麻煩，但耐用。

水性聚氨酯

目前[3]大多數水性PU主要是由自乳化法制備，以含親水性基團的PU為主要固化成分，涂膜干燥時若親水成分不能有效的進入交聯網絡中，干燥形成的涂膜遇水易溶脹。另外其缺少像雙組分溶劑型PU涂膜所能得到的交聯密度和高相對分子質量，因而這些水分散體涂膜的耐水性、耐溶劑性、耐熱性和光澤性較差，嚴重地限制了其使用的范圍。因此，常采用提高涂膜的交聯密度來改善乳液涂膜的耐水性。常用的交聯方法有兩種:一種是在合成PU預聚物時，加入官能度大于2的多羥基化合物，直接生成交聯PU預聚物，將上述預聚物很好地分散在水中，并擴鏈形成大分子，最后形成乳液。

這種方法也叫前交聯法，缺點是易使預聚物黏度增大，較難分散在水中，影響乳液的穩定性。新型交聯劑和多官能團擴鏈劑的篩選與合成的活躍研究，已成為提高水性PU物理機械性能和耐水性能的主要途徑之一。另一種方法為外交聯法，采用帶羧的陰離子PU乳液進行交聯，交聯反應發生在PU分子的羧基上，有氮丙啶、碳化亞胺以及金屬鹽類化合物，在室溫條件下進行交聯。這類交聯劑一般在使用PU乳液時加入，因其交聯反應速率很快，短時間內產生凝膠而破乳。外交聯法可成功解決PU乳液涂膜的親水性問題，但因外加交聯劑，組成雙組分涂飾劑給施工帶來不便，此方法使用較少。

聚氨酯涂層劑

聚氨酯涂層劑是當今發展的主要種類，它的優勢在于：涂層柔軟并有彈性；涂層強度好，可用于很薄的涂層；涂層多孔，具有透濕和通氣性能；耐磨，耐濕，耐干洗。 其不足在于：成本 

  聚氨基甲酸酯

較高；耐氣候性差；遇水、熱、堿要水解。

TPU涂層劑按組成分類有：聚酯系聚氨酯；聚醚系聚氨酯；芳香族異氰酸酯系聚氨酯；脂肪族異氰酸酯系聚氨酯。按使用上采用的介質分為溶劑類和水系類。

在大分子主鏈上含有—NHCOO—基團的重復結構單元的聚合物統稱為聚氨基甲酸酯，簡稱聚氨酯（PU）。它是由有機多異氰酸酯與聚醚型或聚酯型多元醇反應制得。人們常見的聚氨酯塑料多以軟、硬泡沫體的形式出現。

硬質聚氨酯泡沫塑料（Rigid Polyether Polyurethane Foams)　理化性質

密度：0.04～0.06g/cm3(25 攝氏度)，拉伸強度：0.147MPa，彎曲強度：0.196MPa，導熱系數：0.035W/(m.K) 。該制品最大特點是：可根據具體使用要求，通過改變原料的規格、品種和配方，合成所需性能的產品。該產品質輕（密度可調），比強度大，絕緣和隔音性能優越，電氣性能佳，加工工藝性好，耐化學藥品，吸水率低，加入阻燃劑，亦可制得自熄性產品。該材料與聚醚型同一密度的硬泡相比，有較高的拉伸強度和較好的耐油、耐溶劑和耐氧化性能，但聚酯粘度大，操作較困難。

主要用途

主要用于冷庫、冷罐、管道等部門作絕緣保溫保冷材料，高層建筑、航空、汽車等部門做結構材料起保溫隔音和輕量化的作用。超低密度的硬泡可做防震包裝材料及船體夾層的填充材料。

軟質聚氨酯泡沫塑料（Flexible Polyether Polyurethane Foams）　理化性質

密度：0.03～0.07g/cm3 ，拉伸強度：8.83～117kPa ，伸長率（%）：150～300。彎曲強度：0.196MPa，導熱系數：0.034～0.041W/(m.K)。熔點（℃）：170～190。