聚氨酯工业期刊投稿

PU软泡Flexible PU垫材——如座椅、沙发、床垫等，聚氨酯软泡是一种非常理想的垫材材料，垫材也是软泡用量最大的应用领域；吸音材料——开孔的聚氨酯软泡具有良好的吸声消震功能，可用作室内隔音材料；织物复合材料——垫肩、文胸海绵、化妆棉；玩具PU硬泡Rigid PU冷冻冷藏设备——如冰箱、冰柜、冷库、冷藏车等，聚氨酯硬泡是冷冻冷藏设备的最理想的绝热材料；工业设备保温——如储罐、管道等；建筑材料——在欧美发达国家，建筑用聚氨酯硬泡占硬泡总消耗量的70%左右，是冰箱、冰柜等硬泡用量的一倍以上；在中国，硬泡在建筑业的应用还不像西方发达国家那样普遍，所以发展的潜力非常大；交通运输业——如汽车顶篷、内饰件（方向盘、仪表盘）等；仿木材——高密度（密度300~700kg/m3）聚氨酯硬泡或玻璃纤维增强硬泡是结构泡沫塑料，又称仿木材，具有强度高、韧性好、结皮致密坚韧、成型工艺简单、生产效率高等特点，强度可比天然木材高，密度可比天然木材低，可替代木材用作各类高档制品。灌封材料——例如防水灌浆材料、堵漏材料、屋顶防水材料花卉行业——PU花盆、插花泥等PU半硬泡Semi-rigid PU吸能性泡沫体——吸能性泡沫体具有优异的减震、缓冲性能，良好的抗压缩负荷性能及变形复原性能，其最典型的应用是用于制备汽车保险杠；自结皮泡沫体（Integral Skin Foam）——用于制备汽车方向盘、扶手、头枕等软化性内功能件和内部饰件。自结皮泡沫制品通常采用反应注射模塑成型（Reaction Injection Moulding，简称RIM）加工技术；微孔弹性体——聚氨酯微孔弹性体最典型的应用是用于制鞋工业。聚氨酯弹性体（PU Elastomers）浇注型聚氨酯弹性体（简称CPU）——是聚氨酯弹性体中应用最广、产量最大的一种；热塑型聚氨酯弹性体（简称TPU）——热塑型聚氨酯弹性体约占聚氨酯弹性体总量的25%左右；混炼型聚氨酯弹性体（简称MPU）——占聚氨酯弹性体总量的10%左右。实心轮胎；印刷、输送胶辊；压型胶辊；油封、垫圈球节、衬套轴承；O型圈；撑垫；鞋底、后根、包头；衬里；齿轮等，不同应用领域，选择的弹性体的硬度范围不同。在矿山、冶金等行业的应用——筛板、摇床等在机械工业方面的应用——胶辊、胶带、密封件等；在汽车工业方面的应用——轮胎、密封圈等；在轻工业方面的应用——聚氨酯鞋底料、聚氨酯合成革、聚氨酯纤维；在建筑工业方面的应用——防水材、铺装材、灌封材等。聚氨酯鞋底料（Shoe Sole）聚氨酯鞋底具有诸多优点：密度低，质地柔软，穿着舒适轻便；尺寸稳定性好，储存寿命长；优异的耐磨性能、耐挠曲性能；优异的减震、防滑性能；较好的耐温性能；良好的耐化学品性能等等。聚氨酯多用于制造高档皮鞋、运动鞋、旅游鞋等。聚氨酯浆料分为湿法和干法两大类，是一种高分子的溶液体系，外观透明或微浊，固体分含量大约（30-35）%，也就是说其中的（65-70）%是溶剂，简单的说1吨浆料中含有（650-700）公斤的溶剂，对于干法来说就是含有这么多的甲苯和丁酮，甲苯用量大些，因为甲苯的溶解性能较好，对于湿法来说就是含有650-700公斤的纯DMF，因此对于浆料来讲，像甲苯、DMF的价格的变动很大程度上影响了浆料的成本，原因很简单用量所占比重大。聚氨酯浆料用作涂层制备聚氨酯合成革、人造革。聚氨酯合成革具有光泽柔和、自然，手感柔软，真皮感强的外观，具有与基材粘接性能优异、抗磨损、耐挠曲、抗老化、抗霉菌性好等优异的机械性能，同时还具备耐寒性好、透气、可洗涤、加工方便、价格优廉等优点，是天然皮革的最为理想的替代品，广泛应用于服装、制鞋、箱包、家具、体育等行业。凡是真皮应用的领域，它都可替代，而且还可应用于真皮无法应用的领域，真皮的行情很容易受动物（牛、羊、猪等行情的影响，疯牛病）。干法聚氨酯浆料——在应用的过程中，靠加热蒸发将浆料中的溶剂蒸发掉，溶剂大都是用甲苯、丁酮，蒸发掉的溶剂无法回收，不仅污染环境，而且还造成了不必要的浪费。湿法聚氨酯浆料——由于加工过程采用的是将DMF用水抽提（原因是DMF与水有无限的溶解性），比较环保，而且生产出的合成革具有良好的透湿、透气性能，手感柔软、丰满、轻盈，更富于天然皮革的风格和外观，因此发展速度极为惊人。聚氨酯纤维（Spandex，简称氨纶）氨纶的优异性能：突出的高回弹性，氨纶的高回弹性是目前所有弹性纤维都无法比拟的，它的断裂伸长率大于400%，最高可达800%，即使在300%拉伸形变时，回弹回复率仍在95%以上；优异的抗张强度、抗撕裂强度；耐候、耐紫外线照射能力强；耐化学品、耐洗涤；与染料的亲和性好。氨纶已被广泛应用于纺织品中，是一种高附加值的新型纺织材料，其使用形式主要有四种：裸丝、包芯纱、包覆纱、合捻线。如丝袜、泳衣、舞蹈衣、莱卡（纯棉包覆氨纶丝）、服装等，在传统纺织品中，只需加入不到10%数量的氨纶，就可以使传统织物的档次大为提高，显示出柔软、舒适、美观、高雅的风格。聚氨酯涂料（PU Coatings）聚氨酯涂料的应用领域主要有：飞机、船舶、车辆涂装；木材、塑料、橡胶、皮革的表面涂装；建筑物涂装；防腐涂装，等等。水性聚氨酯涂料——以水为主要介质，具有低VOC含量、低或无环境污染、施工方便等特点，是溶剂型涂料的主要替代品之一。已在许多领域得到广泛的应用，如：（1）木器漆及木地板漆；（2）纸张涂层；（3）建筑涂料；（4）皮革涂层；（5）织物涂层，等等。聚氨酯胶粘剂（PU Adhesives）聚氨酯胶粘剂中含有很强极性和化学活泼性的-NCO-（异氰酸根）、-NHCOO-（氨基甲酸酯基团），与含有活泼氢的基材，如泡沫、塑料、木材、皮革、织物、纸张、陶瓷等多孔材料，以及金属、玻璃、橡胶、塑料等表面光洁的材料都有优良的化学粘接力；具备优异的抗剪切强度和抗冲击特性，适用于各种结构性粘合领域，并具备优异的柔韧特性；聚氨酯胶粘粘剂具备优异的橡胶特性，能适应不同热膨胀系数基材的粘合，它在基材之间形成具有软-硬过渡层，不仅粘接力强，同时还具有优异的缓冲、减震功能；聚氨酯胶粘剂的低温和超低温性能超过所有其他类型的胶粘剂；水性聚氨酯胶粘剂——水性聚氨酯胶粘剂具有低VOC含量、低或无环境污染、不燃等特点，是聚氨酯胶粘剂的重点发展方向。聚氨酯密封胶（PU Sealants）密封胶是用来填充空隙（孔洞、接头、接缝等）的材料，兼备粘接和密封两大功能。聚氨酯密封胶与硅酮密封胶、聚硫密封胶构成了目前高档密封胶的三大品种。聚氨酯密封胶广泛用于土木建筑、交通运输等行业：在建筑方面的应用——门窗、玻璃等的填充密封；在土木方面的应用——高速公路、桥梁、飞机跑道等的嵌缝密封；在汽车方面的应用——车窗（主要是风挡玻璃）的装配密封。聚氨酯密封胶具有诸多优良特性，包括：（1）性能可调范围宽、适应性强（2）耐磨性能好；（3）机械强度大；（4）粘接性能好；（5）弹性好，具有优良的复原性，可用于动态接缝；（6）低温柔性好；（7）耐候性好，使用寿命长达15~20年；（8）耐油性好；（9）耐生物老化；（10）价格适中。

异氰酸酯涉及的化学反应汇总及应用简述

反应原理

异氰酸酯基（-NCO）的高度不饱和的结构，决定了它有较高的反应活性。根据Baken等人的异氰酸酯基团的电子共振理论，可以得出由于-NCO的共振作用，使其电荷分布不均匀，产生了亲核中心和亲电中心。其电子共振结构表示如下：

氮碳氧原子的电负性顺序是O＞N＞C，所以氮原子和氧原子的电子云密度较大，表现为强的负电性，容易与亲电试剂进行反应。与此相反，由于两端强电负性原子的作用，使得碳原子的电子云密度降低，表现出较强的正电性，成为亲电中心。因此，二异氰酸酯非常容易和含有氢原子的化合物进行反应。

一、聚氨酯合成过程中涉及的基本化学反应

1、NCO和羟基的反应

NCO和羟基的反应是聚氨酯工业中最重要的反应之一，可以说是聚氨酯工业的基础。主要生成氨酯基，其反应主要发生在异氰酸酯与多元醇及其小分子醇之间的反应，是聚氨酯合成的主要反应，其反应如下所示：

2、NCO和水的反应

NCO和水的反应是聚氨酯泡沫的主要反应之一，其主要的应用是利用生成的二氧化碳来给聚氨酯制品发泡，也是聚氨酯工业中重要的反应，反应主要生成脲基。在普通聚氨酯产品合成过程中，须严格控制醇、胺、溶剂中的水份含量，其原因有水作为双官能反应物与异氰酸酯反应，生成脲基于聚氨酯中，它是一种单体，影响反应的继续进行；其次，水的相对分子质量较小，在反应体系中只要含有少量的水，将会消耗大量的NCO，影响配方的准确性，会对产品的性能产生不利的影响；还有就是异氰酸酯与水的反应生成二氧化碳，导致不需要发泡的产品发泡等不利影响。需要特别指出的是，即使在聚氨酯泡沫的生产合成过程中水分的含量也要严格控制，不然对泡孔的控制将不确定，同时与水反应会释放出大量的热量，可能会使制品出现烧焦等不良现象。其具体反应如下所示：

3、NCO和氨基的反应

NCO和氨基的反应也是聚氨酯合成工业主要化学反应之一，其主要的应用产品主要在CPU、水性聚氨酯、固化剂以及双组份聚氨酯等领域。具体应用实例将在今后的内容中以专题的形式进行分享交流。需要特别指出的是，在NCO与氨基的反应中，需要严格控制反应温度，因为NCO和胺的反应较快，温度太高容易产生凝胶等不良影响。4、NCO和羧基的反应

NCO和羧基的反应是聚氨酯工业中应用较少的反应之一，主要过程是现生成稳定性较差的酸酐，然后分解成脲和二氧化碳。