聚氨酯彈性體是聚氨酯合成材料中的一個(gè)品種,由于其結(jié)構(gòu)具有軟、硬兩個(gè)鏈段,可以對(duì)其進(jìn)行分子設(shè)計(jì)而賦予材料高強(qiáng)度、韌性好、耐磨、耐油等優(yōu)異性能,它既具有橡膠的高彈性又具有塑料的剛性,被稱之為“耐磨橡膠”。由于其極其優(yōu)異的性能而廣泛應(yīng)用于汽車、建筑、礦山開采、航空航天、電子、醫(yī)療器械、體育制品等多個(gè)領(lǐng)域,成為極具發(fā)展前景的合成材料制品。
生產(chǎn)與應(yīng)用
聚氨酯彈性體通常由聚醚/聚酯多元醇、異氰酸酯、擴(kuò)鏈劑、交聯(lián)劑及少量助劑制得。由于聚氨酯彈性體生產(chǎn)過(guò)程不需要硫化反應(yīng),可以縮短生產(chǎn)周期,邊角料和廢棄的聚氨酯彈性體可以回收加工利用,同時(shí)還可以與其他熱塑性塑料如聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)、聚碳酸酯(PC)等共混以改善物性、加工性能及降低成本。
聚氨酯彈性體既有橡膠的高彈性又具有塑料剛性,而且加工方式多種多樣,決定了聚氨酯彈性體具有十分廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。
汽車工業(yè),聚氨酯彈性體用于生產(chǎn)導(dǎo)向套、軸封、軸承、變速桿連接護(hù)套、墊圈、墊片、密封墊、門窗封條、液壓管、椅背拉手等。以玻璃纖維增強(qiáng)的可提高剛性和沖擊性的增強(qiáng)型聚氨酯彈性體,可以制作汽車保險(xiǎn)杠等大型部件。
制鞋業(yè),目前全球制鞋業(yè)消費(fèi)占聚氨酯彈性體總消費(fèi)量的1/4左右,在旅游鞋、運(yùn)動(dòng)鞋及運(yùn)動(dòng)制品中應(yīng)用較多。近年來(lái)開發(fā)出許多易加工新品種,如適于雙色成型、能增加透明性、高流動(dòng)、高回收和可提高加工生產(chǎn)效率的聚氨酯彈性體,擴(kuò)大了制鞋領(lǐng)域。
其他領(lǐng)域,聚氨酯彈性體特別適合制造海洋漂浮電纜的護(hù)套;在石油化工領(lǐng)域用作潤(rùn)滑油、油類和溶劑等產(chǎn)品包裝容器;在航空航天領(lǐng)域可用于制作燃料缸、軟油箱、氣象探測(cè)氣球等;在醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域,可利用其良好生物相容性和血液相容性制作醫(yī)用導(dǎo)管、薄膜、片材、異型件等;另外用其制備的透明膠管可廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)灌溉、食品輸送等領(lǐng)域。
發(fā)展趨勢(shì)
由于聚氨酯彈性體的優(yōu)異性能和廣泛用途,國(guó)內(nèi)外對(duì)聚氨酯彈性體研究方興未艾,不斷通過(guò)技術(shù)手段提高聚氨酯彈性體加工與應(yīng)用性能。近年來(lái)國(guó)內(nèi)外開發(fā)出多種聚氨酯彈性體新品種,其中最有發(fā)展?jié)摿Φ钠贩N有:
高熱穩(wěn)定性聚氨酯彈性體。國(guó)內(nèi)黎明化工研究院等單位針對(duì)聚氨酯彈性體耐高溫性能差和易水解等缺點(diǎn),通過(guò)提高彈性體分子交聯(lián)密度、提高微相分離程度和選擇異氰酸酯和擴(kuò)鏈劑等原料改善聚氨酯彈性體的性能,此外還通過(guò)加入抗氧劑、熱穩(wěn)定劑和一些填料來(lái)有效提高聚氨酯彈性體熱穩(wěn)定性能。
抗靜電聚氨酯彈性體。許多應(yīng)用領(lǐng)域尤其是一些新開發(fā)的電子、醫(yī)療、汽車、包裝等行業(yè)對(duì)抗靜電要求較高,因此抗靜電聚氨酯彈性體開發(fā)成為重要發(fā)展方向。國(guó)內(nèi)多家研究機(jī)構(gòu)采用添加陽(yáng)離子抗靜電劑,填充炭黑、金屬材料、金屬纖維,與親水性聚合物或本征導(dǎo)電高分子的共混物等手段制備抗靜電的聚氨酯彈性體。
生物降解聚氨酯彈性體。技術(shù)人員利用生物資源的天然結(jié)構(gòu)及特性,生產(chǎn)像木材那樣能被微生物分解的聚氨酯彈性體制品。目前日本的一些公司將木粉、蔗糖及廢棄的咖啡等天然原料混合于聚合物多元醇中制備聚氨酯彈性體,既能減少多元醇的用量,降低生產(chǎn)成本,又賦予制品生物分解性,國(guó)外已有一定數(shù)量商品問(wèn)世。
高阻尼聚氨酯彈性體。美國(guó)EAR特種復(fù)合材料公司生產(chǎn)的高性能阻尼聚氨酯彈性體,用途廣泛,制成的膠墊、密封件、套環(huán)、緩沖件、軸封等具有很好阻尼作用。
液晶聚氨酯彈性體。近年來(lái)液晶聚氨酯彈性體研究比較活躍,主要集中在原料的選擇、工藝路線的優(yōu)化和物性改善等方面。液晶聚氨酯是由剛性致介基因和柔性間隔基團(tuán)連接而成,是一種在熔體狀態(tài)下具有液晶性能的聚氨酯彈性體,該材料具有良好的機(jī)械、熱穩(wěn)定、高彈性、高延伸性能和加工性能。液晶聚氨酯彈性體的合成可以采取一步或兩步聚合的方法,加工成型工藝多樣,擠出、注射、模塑和涂覆均可。
改性聚氨酯彈性體。合成材料共混改性成為目前高分子化合物研究與發(fā)展重點(diǎn)之一,聚氨酯彈性體可以與PVC、PV、PE、ABS等多種合成樹脂進(jìn)行共混改性,以降低生產(chǎn)成本和提高物理和加工性能。
形狀記憶聚氨酯彈性體。形狀記憶聚氨酯彈性體是一種新型形狀記憶材料,形狀記憶聚氨酯彈性體具有價(jià)格低、易成型加工、應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點(diǎn),且原料來(lái)源廣、配方可自由調(diào)整、性能選擇范圍寬、能滿足不同場(chǎng)合的要求。