聚氨酯應(yīng)用和下游產(chǎn)品介紹

1、聚氨酯的應(yīng)用和下游產(chǎn)品聚氨酯的應(yīng)用和下游產(chǎn)品 主講：唐 敏 （一）聚氨酯的基本知識（一）聚氨酯的基本知識 中文名：中文名： 聚氨基甲酸酯；聚氨酯 英文名：英文名： polyurethane 用用 途：途： 根據(jù)所用原料的不同，可有不同性質(zhì)的產(chǎn)品，一般 為聚酯型和聚醚型兩類?？捎糜谥圃焖芰稀⑾鹉z、 纖維、硬質(zhì)和軟質(zhì)泡沫塑料、膠粘劑和涂料等。 來來 源：源： 由二元或多元異氰酸酯與二元或多元羥基化合物作 用而成的高分子化合物。 N=C=O + HO NH-COO （二）聚氨酯品種分類及應(yīng)用領(lǐng)域（二）聚氨酯品種分類及應(yīng)用領(lǐng)域 l聚氨酯是一種新興的有機(jī)高分子材料，被譽(yù)為 “第五大塑料”，因其卓越的性能

2、而被廣泛應(yīng) 用于國民經(jīng)濟(jì)眾多領(lǐng)域。 l產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域涉及輕工、化工、電子、紡織、 醫(yī)療、建筑、建材、汽車、國防、航天、航空 （二）聚氨酯品種分類及應(yīng)用領(lǐng)域（二）聚氨酯品種分類及應(yīng)用領(lǐng)域 家具業(yè)應(yīng)用家具業(yè)應(yīng)用 1.油漆、2.涂料、3.粘合劑、4.沙發(fā)、5.床墊、6.座椅扶手 家用電器應(yīng)用家用電器應(yīng)用 1.電器絕緣漆 2.電線電纜護(hù)套 3.冰箱、冷柜、消毒柜、熱水器等保溫層 4.洗衣機(jī) 電子器件防水灌封膠 建筑業(yè)應(yīng)用建筑業(yè)應(yīng)用 1.密封膠、2.粘合劑、3.屋頂防水保溫層、4.冷庫保溫、5.內(nèi)外墻涂料 6.地板漆、 7.合成木材、8.跑道、9.防水堵漏劑 10 塑膠地板 交通行業(yè)應(yīng)用交通行業(yè)應(yīng)用 1.

3、 飛機(jī)、汽車內(nèi)飾件座椅，扶手，頭枕，門內(nèi)板，儀表盤，方向盤，保險杠，減 震墊，擋泥板 2.地毯襯里，油漆 3.保溫絕緣部件、管路 4.密封墊圈 5.防滑鏈 制鞋、制革業(yè)應(yīng)用制鞋、制革業(yè)應(yīng)用 1. 鞋內(nèi)、外底 2.粘合劑 3.皮革整飾劑 4.人造革、合成革涂層 體育行業(yè)的應(yīng)用體育行業(yè)的應(yīng)用 塑膠運(yùn)動場地（包括籃球、排球、羽毛球、網(wǎng)球場地、跑道的鋪設(shè)），運(yùn)動服裝 （舞蹈服、泳衣、舞蹈服）；運(yùn)動鞋、滑板車 1、PU軟泡軟泡Flexible PU l墊材墊材如座椅、沙發(fā)、床墊等 l吸音材料吸音材料開孔的聚氨酯軟泡具有良好的吸聲消震功能，可用作室內(nèi)隔音材料； l織物復(fù)合材料織物復(fù)合材料墊肩、文胸海綿、化

4、妝棉；玩具 2、PU硬泡硬泡Rigid PU l冷凍冷藏設(shè)備冷凍冷藏設(shè)備如冰箱、冰柜、冷庫、冷藏車等，聚氨酯硬泡是冷凍冷藏設(shè)備的 最理想的絕熱材料； l工業(yè)設(shè)備保溫工業(yè)設(shè)備保溫如儲罐、管道等； l建筑材料建筑材料在歐美發(fā)達(dá)國家，建筑用聚氨酯硬泡占硬泡總消耗量的70%左右，是 冰箱、冰柜等硬泡用量的一倍以上；在中國，硬泡在建筑業(yè)的應(yīng)用還不像西方發(fā)達(dá) 國家那樣普遍，所以發(fā)展的潛力非常大； l交通運(yùn)輸業(yè)交通運(yùn)輸業(yè)如汽車頂篷、內(nèi)飾件（方向盤、儀表盤）等； l仿木材仿木材高密度（密度300700kg/m3）聚氨酯硬泡或玻璃纖維增強(qiáng)硬泡是結(jié)構(gòu)泡 沫塑料，又稱仿木材，具有強(qiáng)度高、韌性好、結(jié)皮致密堅(jiān)韌、成型工

5、藝簡單、生產(chǎn) 效率高等特點(diǎn)，強(qiáng)度可比天然木材高，密度可比天然木材低，可替代木材用作各類 高檔制品。 l灌封材料灌封材料例如防水灌漿材料、堵漏材料、屋頂防水材料 l花卉行業(yè)花卉行業(yè)PU花盆、插花泥等 （二）聚氨酯品種分類及應(yīng)用領(lǐng)域（二）聚氨酯品種分類及應(yīng)用領(lǐng)域 3、PU半硬泡半硬泡Semi-rigid PU l吸能性泡沫體吸能性泡沫體吸能性泡沫體具有優(yōu)異的減震、緩沖性能，良好的抗壓縮負(fù)荷 性能及變形復(fù)原性能，其最典型的應(yīng)用是用于制備汽車保險杠； l自結(jié)皮泡沫體（自結(jié)皮泡沫體（Integral Skin Foam）用于制備汽車方向盤、扶手、頭枕等 軟化性內(nèi)功能件和內(nèi)部飾件。自結(jié)皮泡沫制品通常采用反

6、應(yīng)注射模塑成型 （Reaction Injection Moulding，簡稱RIM）加工技術(shù)； l微孔彈性體微孔彈性體聚氨酯微孔彈性體最典型的應(yīng)用是用于制鞋工業(yè)。 4、聚氨酯彈性體（、聚氨酯彈性體（PU Elastomers） l 澆注型聚氨酯彈性體（簡稱澆注型聚氨酯彈性體（簡稱CPU）是聚氨酯彈性體中應(yīng)用最廣、產(chǎn)量最大的 一種； l熱塑型聚氨酯彈性體（簡稱熱塑型聚氨酯彈性體（簡稱TPU）熱塑型聚氨酯彈性體約占聚氨酯彈性體總 量的25%左右； l混煉型聚氨酯彈性體（簡稱混煉型聚氨酯彈性體（簡稱MPU）占聚氨酯彈性體總量的10%左右。 （二）聚氨酯品種分類及應(yīng)用領(lǐng)域（二）聚氨酯品種分類及應(yīng)用領(lǐng)

7、域 5、聚氨酯鞋底料（、聚氨酯鞋底料（Shoe Sole） l優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：密度低，質(zhì)地柔軟，穿著舒適輕便；尺寸穩(wěn)定性好，儲存壽命長；優(yōu)異的 耐磨性能、耐撓曲性能；優(yōu)異的減震、防滑性能；較好的耐溫性能；良好的耐化 學(xué)品性能等等。 l應(yīng)用：應(yīng)用：高檔皮鞋、運(yùn)動鞋、旅游鞋等。 6、聚氨酯漿料、聚氨酯漿料 l對于漿料來講，像甲苯、DMF的價格的變動很大程度上影響了漿料的成本，原因 很簡單用量所占比重大。 l聚氨酯漿料用作涂層制備聚氨酯合成革、人造革。真皮的行情很容易受動物（牛、 羊、豬等行情的影響，瘋牛病）。 （二）聚氨酯品種分類及應(yīng)用領(lǐng)域（二）聚氨酯品種分類及應(yīng)用領(lǐng)域 l干法聚氨酯漿料干法聚氨酯漿料

8、溶劑大都是用甲苯、丁酮/ 不環(huán)保 l濕法聚氨酯漿料濕法聚氨酯漿料DMF用水抽提（原因是 DMF與水有無限的溶解性）/比較環(huán)保 7、聚氨酯纖維（、聚氨酯纖維（Spandex，簡稱氨綸），簡稱氨綸） 氨綸的優(yōu)異性能氨綸的優(yōu)異性能：突出的高回彈性/優(yōu)異的抗張強(qiáng)度、抗撕裂強(qiáng)度；耐候、耐紫外 線照射能力強(qiáng)；耐化學(xué)品、耐洗滌；與染料的親和性好。 紡織品使用形式主要有四種紡織品使用形式主要有四種：裸絲、包芯紗、包覆紗、合捻線。 8、聚氨酯涂料（、聚氨酯涂料（PU Coatings） 應(yīng)用領(lǐng)域主要有應(yīng)用領(lǐng)域主要有：飛機(jī)、船舶、車輛涂裝；木材、塑料、橡膠、皮革的表面涂裝； 建筑物涂裝；防腐涂裝，等等。 （二）聚

9、氨酯品種分類及應(yīng)用領(lǐng)域（二）聚氨酯品種分類及應(yīng)用領(lǐng)域 水性聚氨酯涂料水性聚氨酯涂料 是溶劑型涂料的主要替代品之一。是溶劑型涂料的主要替代品之一。 9、聚氨酯膠粘劑（、聚氨酯膠粘劑（PU Adhesives） l強(qiáng)極性和化學(xué)活潑性強(qiáng)極性和化學(xué)活潑性與含有活潑氫的基材含有活潑氫的基材，如泡沫、塑料、木材、皮革、織 物、紙張、陶瓷等多孔材料，以及金屬、玻璃、橡膠、塑料等表面光潔的材料表面光潔的材料都 有優(yōu)良的化學(xué)粘接力優(yōu)良的化學(xué)粘接力； l優(yōu)異的抗剪切強(qiáng)度和抗沖擊特性優(yōu)異的抗剪切強(qiáng)度和抗沖擊特性適用于，并具備優(yōu)異的 柔韌特性； l優(yōu)異的橡膠特性優(yōu)異的橡膠特性能適應(yīng)不同熱膨脹系數(shù)基材的粘合，它在基材之

10、間形成具有 軟-硬過渡層，不僅粘接力強(qiáng)，同時還具有優(yōu)異的緩沖、減震功能； l低溫和超低溫性能低溫和超低溫性能超過所有其他類型的膠粘劑； l水性聚氨酯膠粘劑水性聚氨酯膠粘劑水性聚氨酯膠粘劑具有低VOC含量、低或無環(huán)境污染、不 燃等特點(diǎn)，是聚氨酯膠粘劑的重點(diǎn)發(fā)展方向。 （二）聚氨酯品種分類及應(yīng)用領(lǐng)域（二）聚氨酯品種分類及應(yīng)用領(lǐng)域 10、聚氨酯密封膠（、聚氨酯密封膠（PU Sealants） 聚氨酯密封膠聚氨酯密封膠 硅酮密封膠硅酮密封膠 高檔密封膠的三大品種高檔密封膠的三大品種 聚硫密封膠聚硫密封膠 門窗、玻璃等的填充密封； 高速公路、橋梁、飛機(jī)跑道等的嵌縫密封； 車窗（主要是風(fēng)擋玻璃）的裝配密封

11、。 （二）聚氨酯品種分類及應(yīng)用領(lǐng)域（二）聚氨酯品種分類及應(yīng)用領(lǐng)域 1 1）性能可調(diào)范圍寬、適應(yīng)性強(qiáng)（）性能可調(diào)范圍寬、適應(yīng)性強(qiáng)（2 2）耐磨性能好；（）耐磨性能好；（3 3）機(jī)）機(jī) 械強(qiáng)度大；（械強(qiáng)度大；（4 4）粘接性能好；（）粘接性能好；（5 5）彈性好，具有優(yōu)良的復(fù)）彈性好，具有優(yōu)良的復(fù) 原性，可用于動態(tài)接縫；（原性，可用于動態(tài)接縫；（6 6）低溫柔性好；（）低溫柔性好；（7 7）耐候性好，）耐候性好， 使用壽命長達(dá)使用壽命長達(dá)15201520年；（年；（8 8）耐油性好；（）耐油性好；（9 9）耐生物老化；）耐生物老化； （1010）價格適中。）價格適中。 （三）聚氨酯合成工藝和原料（

12、三）聚氨酯合成工藝和原料 （三）聚氨酯合成工藝和原料（三）聚氨酯合成工藝和原料 l環(huán)氧丙烷、環(huán)氧乙烷、環(huán)氧氯丙烷、四氫呋喃等; l含羥基的低分子化合物和含氨基或含羥基、氨基的低分子化合物。 l常用的有丙二醇、甘油、三羥甲基丙烷、乙二胺季戊四醇、木糖醇、三乙烯二 胺、山梨醇、蔗糖、雙酚A、雙酚S、三（2-羥乙基）異氰酸酯、甲苯二胺 l等；使用芳香族或雜環(huán)系多元醇或多元胺起始劑時，會在聚醚多元醇結(jié)構(gòu)中引 入上述結(jié)構(gòu)，它能使生成的聚氨酯材料具有較好的尺寸穩(wěn)定性，耐熱、耐燃。 這類起始劑常用的有雙酚A、雙酚S、三（2-羥乙基）異氰酸酯、甲苯二胺等。 l起始劑品種的變化，可以合成不同官能度、不同化學(xué)結(jié)構(gòu)

13、和不同功能的聚醚多 元醇，以適應(yīng)聚氨酯制品的多樣性變化和性能要求。 l陰離子型、陽離子型、金屬絡(luò)合型，聚氨酯工業(yè)中常用的是陰離子型催化劑的 堿金屬氫氧化物和陽離子催化劑的路易斯酸。 l前者用于制備低分子量的普通聚醚多元醇，后者用于制高分子量的聚醚多元醇 及四氫呋喃開環(huán)共聚合特種聚醚多元醇。金屬類絡(luò)合催化劑用于合成超高分子 量的聚醚多元醇，聚氨酯用聚醚多元醇的合成僅有少量應(yīng)用。最常是氫氧化鉀。 聚聚醚多元多元醇的主要的主要原料 （三）聚氨酯合成工藝和原料（三）聚氨酯合成工藝和原料 聚醚多元醇的合成方法聚醚多元醇的合成方法 原料的預(yù)處理 開環(huán)聚合反應(yīng) 后處理工序 通常先將起始通常先將起始 劑和催化

14、劑進(jìn)劑和催化劑進(jìn) 行預(yù)混合，生行預(yù)混合，生 成金屬金屬烴成金屬金屬烴 氧化物，經(jīng)真氧化物，經(jīng)真 空脫水后加到空脫水后加到 反應(yīng)釜中。反應(yīng)釜中。 該反應(yīng)為放熱反該反應(yīng)為放熱反 應(yīng)，必須及時移應(yīng)，必須及時移 走反應(yīng)熱；為防走反應(yīng)熱；為防 止氧化反應(yīng)，反止氧化反應(yīng)，反 應(yīng)前必須通入干應(yīng)前必須通入干 燥氮?dú)狻Ｔ锏獨(dú)狻?主要包括中和、主要包括中和、 吸附、脫水、吸附、脫水、 過濾、精餾等過濾、精餾等 單元。單元。 （三）聚氨酯合成工藝和原料（三）聚氨酯合成工藝和原料 常用聚醚多元醇的種類常用聚醚多元醇的種類 聚氧化丙烯二醇 聚氧化丙烯二醇又稱聚丙二醇（polyoxypropylene glycol，簡稱

15、PPG），其制備是在內(nèi)襯玻璃或不銹鋼 反應(yīng)釜中完成的。在此溫度和壓力下，環(huán)氧丙烷進(jìn)行 連續(xù)聚合，直至到在一定的分子量。蒸出殘存的環(huán)氧 丙烷后，將聚醚混合物轉(zhuǎn)入中和釜，用酸性物質(zhì)進(jìn)行 中和，然后經(jīng)過濾、精制、加入穩(wěn)定劑得到產(chǎn)品。 聚四氫呋喃二醇 聚四氫呋喃二醇（polytetrahydrofuran glycol，簡稱 PTHF）或聚氧四亞甲基二醇（polyoxytetramethylene glycol，簡稱PIG、PTMEG、PTMG、PTMO）是由四 氫呋喃在陽離子催化劑存在下開環(huán)聚合制成的。 聚四氫呋喃二醇價格較高，一般用于制備高性能的聚 氨酯材料，其制品具有優(yōu)秀的耐低溫、耐水、耐油、

16、耐磨以及耐霉菌等性能。 。 （三）聚氨酯合成工藝和原料（三）聚氨酯合成工藝和原料 常用聚醚多元醇的種類常用聚醚多元醇的種類 四氫呋喃-氧化丙烯共聚二醇 四氫呋喃-氧化丙烯共聚二醇（tetrahydrofuranoxide propylene copolymer glycol）是由四氫呋喃與環(huán)氧丙 烷在路易氏酸的催化作用下開環(huán)聚合，經(jīng)中和、水洗、 脫水以及過濾等工序制得。該共聚醚成本比純聚四 氫呋喃二醇便宜，而其制品性能近似于PTMG，特別 適用于制造耐低溫聚氨酯材料（耐寒可達(dá)-200）。 （三）聚氨酯合成工藝和原料（三）聚氨酯合成工藝和原料 常用聚醚多元醇的種類常用聚醚多元醇的種類 （三）聚氨

17、酯合成工藝和原料（三）聚氨酯合成工藝和原料 常用聚醚多元醇的種類常用聚醚多元醇的種類 特種聚醚多元醇 1）活性聚醚多元醇 2）阻燃型聚醚多元醇 3）接枝型聚醚多元醇 4）聚四氫呋喃多元醇 5）雜環(huán)改性聚醚多元醇 （四）聚氨酯發(fā)展與展望篇（四）聚氨酯發(fā)展與展望篇 l引言： 近30年來，世界聚氨酯工業(yè)發(fā)展非常迅速，已成為化學(xué) 工業(yè)中增長最快的行業(yè)，而中國將成為推進(jìn)世界聚氨酯 工業(yè)發(fā)展的重要動力。 我國聚氨酯泡沫塑料工業(yè)發(fā)展至今已有40余年，目前的 年產(chǎn)量已達(dá)年產(chǎn)量已達(dá)40萬噸萬噸，占聚氨酯總產(chǎn)量的占聚氨酯總產(chǎn)量的60%以上以上。其中 軟泡聚氨酯年產(chǎn)量為26萬噸，硬泡聚氨酯為16萬噸。 （四）聚氨酯

18、發(fā)展與展望篇（四）聚氨酯發(fā)展與展望篇 l聚氨酯（PU）是世界六大發(fā)展的合成材科之一，其工業(yè)發(fā)展較快，過去5年始終保 持6的年均增長率。就其應(yīng)用廣度而言，已躍居諸種合成材料的首位。而中國這 一具有巨大潛力的市場，在吸收了世界水平的技術(shù)和規(guī)模裝置后，必將成為世界聚 氨酯工業(yè)發(fā)展的動力源。 一一.全球聚氨酯發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢全球聚氨酯發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢 我國聚氨酯產(chǎn)品年產(chǎn)量 全球聚氨酯產(chǎn)能 l異氰酸酯和多元醇存在著 l技術(shù)壟斷: l收購、兼并、控股大型聚氨酯跨國公司 l技術(shù)含量并不高的聚氨酯加工制品及發(fā)泡劑、密封劑等產(chǎn) 品，商業(yè)化已非常成熟 l生產(chǎn)商為了占領(lǐng)市場不得不降低價格，較大的企業(yè)則通過 擴(kuò)大產(chǎn)能、實(shí)現(xiàn)規(guī)模效益來降低成本，中小型企