聚氨酯弹性体技术进展与应用开发    □郁为民
    □郁为民    聚氨酯弹性体在整个聚氨酯工业中，所占比重虽然不大，但其品
    聚氨酯弹性体在整个聚氨酯工业中，所占比重虽然不大，但其品种之繁多、应用领域之广却是其他品种所不可比拟的。在混炼、浇注、热塑型３类聚氨酯弹性体中，热塑性聚氨酯弹性体（ＴＰＵ）发展最快，预计到２０００年，全球ＴＰＵ市场需求量将达到１４.６万ｔ。浇注型聚氨酯弹性体（ＣＰＵ）品种最多、产量最大，是一种应用范围很广的液体橡胶，约占聚氨酯弹性体总量的６０％，其物理机械性能十分优良，加工工艺简便，制品硬度可通过配方调整在较广的范围内任意改变。混炼型聚氨酯弹性体（ＭＰＵ）的产量最小，仅占聚氨酯弹性体总量的１０％左右，其最大优点是能采用通用橡胶机械加工成型，添加炭黑等填充剂也很容易，但从总体上看，其物理机械性能不如ＣＰＵ和ＴＰＵ，硬度调节范围也较窄。    一、技术进展
    一、技术进展    聚氨酯材料已成为当今世界六大合成材料之一，随着原材料工业
    聚氨酯材料已成为当今世界六大合成材料之一，随着原材料工业的配套发展、设备的更新换代，新工艺、新技术、新产品不断涌现。    １．采用高性能聚丙二醇合成优质弹性体
    １．采用高性能聚丙二醇合成优质弹性体    普通的聚丙二醇（ＰＰＧ），其综合性能一般，主要用于ＰＵ泡
    普通的聚丙二醇（ＰＰＧ），其综合性能一般，主要用于ＰＵ泡沫塑料，在ＰＵ弹性体的合成中用得较少。最近，美国Ａｒｃｏ化学公司推出一种高性能ＰＰＧ，其特点是粘度低、不结晶、分子量分布窄、不饱和度极低。该类聚醚是采用新的烷氧基化开环反应催化剂合成的，分子量比较高。采用该系列聚醚合成的ＰＵ弹性体具有优良的动态力学性能、低压缩变形、优异的延伸性、良好的抗张强度和弹性。    ２．采用游离ＴＤＩ含量低的预聚体合成高性能的弹性体
    ２．采用游离ＴＤＩ含量低的预聚体合成高性能的弹性体    美国Ｕｎｉｒｏｙａｌ化学公司近期推出系列高性能ＴＤＩ预聚
    美国Ｕｎｉｒｏｙａｌ化学公司近期推出系列高性能ＴＤＩ预聚物，其游离ＴＤＩ的质量分数仅为０.１％以下。该类预聚物， 应用典型的芳族二胺固化时，可得到硬度邵氏Ａ８０～Ｄ７５的系列弹性体制品。    游离ＴＤＩ含量低的预聚物（ＬＦＴＤＩ）具有工业卫生防护安
    游离ＴＤＩ含量低的预聚物（ＬＦＴＤＩ）具有工业卫生防护安全、加工性能优越、制品使用性能稳定等优点，这些都是生产浇注型聚氨酯弹性体时所迫切希望的。采用聚丁二醇（ＰＴＭＧ）与ＬＦＴＤＩ合成的预聚体用芳族二胺固化得到的ＣＰＵ弹性体具有优异的性能和十分广泛的用途。    ３．改性聚氨酯弹性体
    ３．改性聚氨酯弹性体    提高聚氨酯弹性体的耐热性主要研究方法是在分子主链上引入
    提高聚氨酯弹性体的耐热性主要研究方法是在分子主链上引入唑烷酮或异氰脲酸酯结构。据说日本已在电器和电子工业中将此项技术工业化。德国拜耳公司采用新型硅灰石纤维增强的增强反应性注射成型法（ＲＲＩＭ）技术制得的聚氨酯复合档泥板，能耐１９０℃高温。    以１，４-苯撑二异氰酸酯为基合成的聚氨酯弹性体， 具有突出
    以１，４-苯撑二异氰酸酯为基合成的聚氨酯弹性体， 具有突出的动态力学性能，与以ＭＤＩ为基合成的弹性体相比，不仅回弹性好，而且有非常好的挠曲性。美国Ｕｎｉｒｏｙａｌ公司已开发出商品１，４-苯撑二异氰酸酯基聚酯和聚醚预聚物，用于浇注型聚氨酯弹性体。    我国近期研制成功以马来酸为原料制备聚氨酯- 丙烯酸酯共聚乳
    我国近期研制成功以马来酸为原料制备聚氨酯- 丙烯酸酯共聚乳液，被称为第三代水性聚氨酯。该乳液毒性小、耐水性好，兼具聚氨酯和丙烯酸酯的优良性能，原料立足国内，可满足建筑、皮革、纺织、化工、机械等行业对密封胶、粘合剂和涂料的需要。    ４．生物降解型聚氨酯弹性体
    ４．生物降解型聚氨酯弹性体    利用生物资源的天然结构或活性制得像木材那样可被微生物分解
    利用生物资源的天然结构或活性制得像木材那样可被微生物分解的聚氨酯弹性体制品。据报道，日本已开发出先将木粉、蔗糖及废弃的咖啡等天然原料溶于聚合物多元醇中，然后合成ＰＵ弹性体制品。该工艺既可减少多元醇用量、降低成本，又赋予制品生物分解特性。不久前日本又开发成功新型生物降解聚氨酯原料———糖蜜多元醇，并已建成１套３００ｔ／ａ能力的装置，为这类新型聚氨酯弹性材料的开发创造了条件。    ５．互穿聚合物网络技术及聚氨酯合金
    ５．互穿聚合物网络技术及聚氨酯合金    各类聚氨酯可分别与聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸酯、聚苯乙烯、
    各类聚氨酯可分别与聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸酯、聚苯乙烯、不饱和聚酯等聚合物互相贯穿而形成系列互穿聚合物网络（ＩＰＮ）产品。ＩＰＮ技术引起人们的广泛重视，主要是由于ＩＰＮ使不同的聚合物材料在分子水平上达到了“强近互溶”和“分子协同”效果，形成极其特殊的性能。该类新材料能在较宽的温度范围内，呈现优良的阻尼性能、力学性能及透明性，其应用领域将日趋扩大。    为了实现高聚物材料的性能互补，各国都十分重视“合金”材料
    为了实现高聚物材料的性能互补，各国都十分重视“合金”材料的研究与开发，目前已经开发出来的聚氨酯合金有多种，其中有的品种已有商品投放市场并用到汽车工业中，为了制备性能更加优异的聚氨酯合金，有人将ＩＰＮ技术用于反应注射成型工艺中（ＲＩＭ- ＩＰＮ）。    ６．ＲＩＭ技术
    ６．ＲＩＭ技术    ＲＩＭ技术已日趋成熟，主要用于汽车配件，其次，在建筑、电
    ＲＩＭ技术已日趋成熟，主要用于汽车配件，其次，在建筑、电器、办公用品及文化运动方面也有应用。近年来，聚氨酯ＲＩＭ技术，正面临着改性热塑性聚烯烃、玻璃钢等新材料的激烈竞争，迫使人们对ＰＵＲＩＭ在进一步改进工艺、提高性能、降低成本等方面进行新的研究与开发工作。目前增强反应注射成型材料已成功地应用于工业生产，能提高制件性能和缩短生产周期的聚脲ＲＩＭ制品已为汽车厂商所接受。据报道，一种新的高耐热的ＲＩＭ制品已由美国陶氏化学公司生产出来，而且其边角料可回收利用。    我国８０年代就开始应用ＲＩＭ技术，近年来已相继开发成功多
    我国８０年代就开始应用ＲＩＭ技术，近年来已相继开发成功多种制品，形成了从关键原料、配方、加工工艺、模具设计直至制品生产的成套技术。    二、应用开发
    二、应用开发    由于聚氨酯弹性体的综合性能优越，硬度可调范围宽，近几年来
    由于聚氨酯弹性体的综合性能优越，硬度可调范围宽，近几年来各国都在加强应用研究工作，开发重点主要是汽车、建筑、矿山、机械及医疗等方面。    １．汽车用聚氨酯弹性体
    １．汽车用聚氨酯弹性体    国外聚氨酯工业的发展，在很大程度上依赖汽车工业的发展，当
    国外聚氨酯工业的发展，在很大程度上依赖汽车工业的发展，当代汽车正在向高性能、低重量、舒适与安全的方向发展，橡塑合成材料正在逐步取代金属材料，这就为聚氨酯弹性材料的应用开辟了极为广阔的前景。    美国Ｇｏｏｄｒｉｃｈ公司的特种聚合物公司开发出第二代ＴＰ
    美国Ｇｏｏｄｒｉｃｈ公司的特种聚合物公司开发出第二代ＴＰＵ，其商品名称为Ｅｓｔａｌｏｃ。该产品保持了第一代增强ＴＰＵＥｓｔａｌｏｃ的特性，并采用中空玻璃球作填料，使制品的光泽度提高１５％以上。    在汽车上安装安全气囊，是现代汽车工业发展的要求。这种气囊
    在汽车上安装安全气囊，是现代汽车工业发展的要求。这种气囊必须具备一定强度以经受高速冲击，又要求有较好的低温柔韧性，适宜用聚氨酯制作。    黎明化工研究院引进国外先进设备和工艺技术，建设了一条年产
    黎明化工研究院引进国外先进设备和工艺技术，建设了一条年产２５０万件聚氨酯缓冲止位块生产线，可满足桑塔纳、捷达、富康、标致等多种车型的需要。    山西省化工研究所、辽宁省化工研究院、上海橡胶制品研究所、
    山西省化工研究所、辽宁省化工研究院、上海橡胶制品研究所、华东理工大学、青岛化工学院等单位也在为汽车用聚氨酯配件的国产化积极开展研究开发工作。    ２.建筑用聚氨酯弹性体
    ２.建筑用聚氨酯弹性体    聚氨酯弹性体作为屋面防水材、飞机场跑道、高速公路及建筑用
    聚氨酯弹性体作为屋面防水材、飞机场跑道、高速公路及建筑用的嵌缝材密封胶、运动场跑道和过街天桥人行道的铺装材、水利工程上用的吸水膨胀止水材、桥梁用的缓冲减震材等，都有广阔的应用前景。    我国目前已有１０多个单位研制或生产ＰＵ密封胶，年产量约数
    我国目前已有１０多个单位研制或生产ＰＵ密封胶，年产量约数千吨，以双组分焦油型或沥青填充型为主，已在许多重点工程中应用。山东化工厂从西欧引进技术和设备，１９９６年开始生产ＡＭ- １３０、ＡＭ- １４０两个牌号为主的高强度单组分湿固化ＰＵ密封胶，主要用于客车挡风玻璃和侧窗玻璃的粘结密封，产品质量稳定，取得了较好的社会经济效益。    近年来国内研制成功ＰＵ双面复合防水卷材，价格低、性能优、
    近年来国内研制成功ＰＵ双面复合防水卷材，价格低、性能优、施工效率高、寿命长，既适合民用建筑，也适用于结构复杂、要求高的防水工程。    ３.矿用聚氨酯弹性耐磨材料
    ３.矿用聚氨酯弹性耐磨材料    聚氨酯弹性体是最符合矿山要求的非金属材料之一。近年来已在
    聚氨酯弹性体是最符合矿山要求的非金属材料之一。近年来已在矿山大显身手的聚氨酯橡胶制品有各类筛板、单轨吊车的驱动轮、喷浆机的结合板、密封圈、防尘圈、减震块及橡套电缆用ＰＵ冷补胶等。今后在这方面的应用还将不断扩大。    ４.医用聚氨酯弹性体
    ４.医用聚氨酯弹性体    由于聚氨酯弹性体具有良好的生物相容性、血液相溶性、不吸收
    由于聚氨酯弹性体具有良好的生物相容性、血液相溶性、不吸收人体蛋白质，其他性能又可根据使用要求方便地调整，因此受到医学界的的广泛重视。目前已在临床上应用的ＰＵ材料有人工心脏辅助装置、胃镜软管、气管套管、假肢、软骨、人造皮肤、分离膜、弹性绷带、计划生育用的可复性栓堵剂等。预计世界医用聚氨酯的耗用数量将超过１.６万ｔ／ａ。    国内广东中山医学院、上海橡胶制品研究所、山西省化工研究所
    国内广东中山医学院、上海橡胶制品研究所、山西省化工研究所都在开发医用聚氨酯弹性体制品。由山西省化工研究所开发成功的聚氨酯弹性绷带、气管套管均已通过技术鉴定，正在扩大应用；颅骨缺损修补用聚氨酯弹性体的研究工作正处在临床试验阶段。    ５.聚氨酯弹性体在冲压成型中的应用
    ５.聚氨酯弹性体在冲压成型中的应用    用聚氨酯橡胶代替传统钢模的冲压技术是金属薄板冲压技术的一
    用聚氨酯橡胶代替传统钢模的冲压技术是金属薄板冲压技术的一次飞跃，能大幅度缩短模具制造周期，延长模具使用寿命，降低成型零件的生产成本，并提高零件表面质量和尺寸精度，特别适用于中、小批量和单件产品的试制生产，对薄而复杂的冲压零件更加适合。金属薄板可以是紫铜、黄铜、低碳钢、不锈钢、铝合金、镁合金等，薄板厚度一般为３ｍｍ以下。    在瓷砖生产线上，采用ＰＵ弹性体内衬模具替代传统的钢模已获
    在瓷砖生产线上，采用ＰＵ弹性体内衬模具替代传统的钢模已获得成功，冲压次数由原来的每套模１０万次增加到４０万次，大大降低了生产成本，提高了瓷砖的合格率，产生了可观的经济效益。