聚氨酯(PU)

（一） 聚氨酯簡介

聚氨酯為大分子鏈中含有氨酯型重復結構單元的一類聚合物，全稱為聚氨基甲酸酯，英文簡稱PU或PUR。PU是由多異氰酸酯與聚醚型或聚酯型多元醇在一定比例下反應的產物，于1937年由德國公司合成。PU可分成彈性體和泡沫塑料兩大類。以前一直以泡沫塑料為主，目前彈性體的發展速度十分迅速，用途也越來越廣。

（二）聚氨酯彈性體

彈性體是一種PU的密實制品，其性能介于橡膠與塑料之間，具有高回彈性、吸震性、耐磨性、耐油、耐撕裂、耐化學腐蝕及耐輻射等性能。由于其加工方法越來越簡單，應用越來越廣泛，已發展成為PU的主導制品。

PU彈性體可分為混煉型、澆鑄型和熱塑型三種，目前應用比例為：混煉型10%，澆鑄型65%，熱塑型25%。

1、 PU彈性體的性能

PU彈性體的性能介于塑料和橡膠之間。不同類型多元醇合成的PU彈性體的性能稍有差異：聚酯型PU的力學性能高、耐油性好，但耐水性較差；聚醚型PU的耐低溫性及耐水解性優于聚酯型，但耐油性、力學性能稍差一些。

（1）PU的力學性能    PU彈性體的硬度變化范圍比較寬，可從邵氏A10～D80，斷裂伸長率高達600%～800%。而天然橡膠的最高邵氏硬度僅為A70，斷裂伸長率為550%。

   PU彈性體的撕裂強度較高，比天然橡膠大2～10倍；回彈性高，減震效果好；耐磨性好，一般為天然橡膠的3～10倍，其摩擦系數在0.2～3范圍內變化，適于鞋底材料。

   PU彈性體的應變滯后于應力，從而使損失的能量變成熱量。大量的內熱使PU彈性體在高速運動場合使用受到限制。

（2）PU的熱學性能    PU彈性體的耐熱性較差，一般只能在80℃以下使用，溫度超過80℃會導致性能下降。但PU彈性體的耐低溫性較好，并以聚醚型為**，可在－62℃～70℃低溫下使用。

（3）PU的環境性能    PU彈性體的耐水性一般，在水中浸泡或暴露于濕氣中，會引起力學性能下降。聚醚型PU的耐水解性要比聚酯型好5～10倍。耐油性、耐非極性和弱極性溶劑性能好，其中以聚醚型好于聚酯型。但其不耐強酸、強堿及極性溶劑的作用。耐臭氧和耐氧化性都好，耐紫外光和輻射性都好，可長期用于戶外使用。

   PU彈性體的生理相容性好，具有良好的抗血栓性，可用于醫學領域。

（4）PU的電學性能    PU彈性體的電性能較好。其硬度越大，電性能越好。但PU吸水后電性能下降，限制了在高絕緣場合的使用。

2、PU彈性體的加工

（1）澆鑄型PU彈性體（CPUR）   CPUR成型極為方便，將液狀反應物注入模具中，經加熱即可固化形成形狀復雜的制品，特別適合大型制品的制造。

   CPUR的應用很廣，可用于合成革、鋪裝材料、體育跑道、建筑防水材料等。

（2）熱塑性PU彈性體（TPUR）    TPUR與CPUR大不相同，它是先合成為線性聚合物或部分交聯聚合物，呈顆粒狀。此聚合物具有熱塑性，可用熱塑性方法加工，如注塑、擠出、吹塑、和壓延等，也可將其用溶劑溶化后涂覆加工成革制品。

    TPUR可擠出生產異型材、管材、電纜護套、吹塑薄膜及片材等。

（3）混煉型PU彈性體（MPUR）   MPUR以一步法為主，所有反應組分先制成粘流狀膠料，送入烘箱固化制得生膠，再加入混煉機中混煉，混煉好的膠料注入模具中交聯成型即可。

3、PU彈性體的應用

PU彈性體可代替天然橡膠、丁腈膠及氯丁膠，還可代替通用塑料和金屬用于許多方面。

（1）汽車工業    汽車用熱塑型彈性體以聚脂型為主，一般常用RIMPUR,并在其中加入6%～8%玻璃纖維或玻璃微珠增強。具體產品有：保險杠、當泥板、方向盤、阻流板、行李箱蓋、門把手、扶手、儀表盤及防滑鏈等。

PU彈性體具有彈性大、承載力大、耐磨好、耐切割等優點，制成的輪胎可用于低速行駛的車輛，具體有實芯輪胎、馬車胎、叉車胎、平車胎及自行車胎等。（2）建筑材料     主要用于運動場人造跑道、地下管密封件、防水材料、混凝土墻壁和天花板浮雕的模板等。

（3）制鞋工業     利用PU彈性體的耐磨性、高彈性、彎曲強度高、耐低溫性好等優點，廣泛用于高檔鞋底材料如運動鞋、冰鞋及爬山鞋等。

（4）合成革    用PU制成的合成革材料具有接近天然革的性能，手感好、透氣性高、柔軟適度，廣泛用于服裝、皮鞋、家具、箱包及車輛座椅等。

（5）醫療器材    利用PU彈性體的生理相容性和抗血栓性的優點，可用于制作繃帶、心臟助動器、血泵、人造血管、人工腎及人造心室等。

（6）其他方面    用澆鑄PU彈性體制造軋滾，可用于高承重和高磨耗的鋼鐵及造紙工業中；PU彈性體還可用于油田、采礦和冶金工業中高耐磨和高強度的結構材料，具體有油田旋轉除砂器、選媒篩網、浮選機、螺旋選礦機、礦砂輸送管、傳送帶等。