聚氨酯塑料:从粘合剂到瑜伽裤

聚氨酯通常看起来不像塑料。它是什么?它是如何生产的?

聚氨酯涂层保护着安卡纳辛广场的大都会阳伞
引人注目的大都会阳伞使用聚氨酯涂层,以保护粘结木材免受腐蚀。

聚氨酯是由聚氨酯连接而成的聚合物。这些链是由二异氰酸酯或多异氰酸酯与多元醇反应形成的。聚氨酯的独特之处在于它不像许多其他塑料那样制造。大多数聚合物,如聚乙烯,它们被制成粉末,然后模压成所需的形状。相反,聚氨酯通常是直接形成最终产品。

聚氨酯塑料的用途是什么?

聚氨酯是各种商业应用和建筑材料的基础组件。它也可以在服装,体育用品和交通管理设备中找到。

用聚氨酯组件的冲浪板
聚氨酯塑料通常用作冲浪板和海洋设备的基部组分。

塑料零件

聚氨酯塑料可以是刚性的,也可以是柔性的。硬质聚氨酯用于工业和商业应用的结构部件。它也用于冲浪板和船的部件,以及电子仪器挡板。柔性聚氨酯是一种常见的材料,用于在运动设备(如高尔夫球杆和网球拍)中制作握把。

一排聚氨酯柔性系柱
灵活的系柱是耐用且经济高效的设计,用于非磨料,低抗冲流量管理。

灵活的护柱

聚氨酯柔性护柱为停车场和城市街道提供交通管理解决方案。低撞击系柱是耐用且经济高效的,用作自行车道描写的人或者用来标记停车场的尽头。对于交通需求不断变化的地区,a可拆卸的柔软系柱允许各种配置。

穿着氨纶衣服在跑道上跑步的妇女
氨纶由至少85%的聚氨酯组成,主要用于运动服。

织物

聚氨酯可以用干纺技术转化成纤维。这些纤维广泛用于服装面料,从运动服到袜子。从化学上讲,这种被称为氨纶、莱卡或弹性纤维的织物由至少85%的聚氨酯组成。

购物车上的聚氨酯车轮
聚氨酯的高承载特性使弹性车轮经久耐用。

车轮

聚氨酯具有很高的承重能力,是橡胶车轮和轮胎的基材。你可以在购物车、电梯、过山车和旱冰鞋上找到这些东西。

保龄球馆与聚氨酯涂层地板
聚氨酯涂层地板可防止磨损和冲击。

地板和基础设施

聚氨酯涂料适用于需要耐磨和耐腐蚀的表面,如硬木地板和室外基础设施。通过定期保养,这些表面可以避免日常磨损。

汽车仪表板
半柔性聚氨酯泡沫具有更坚固的性质,适用于汽车仪表板和门衬垫。

泡沫和缓冲

柔性泡沫柔软,具有高吸收特性。半柔性聚氨酯泡沫塑料更坚固,用于汽车仪表板和车门内衬。高回弹泡沫产品适用于泡沫阀座、密封件和隔热板。

在窗户上使用的聚氨酯密封剂
聚氨酯泡沫喷雾剂填充窗户周围的缝隙,以达到更好的隔热效果。

粘合剂和密封剂

聚氨酯用于高性能粘合剂和表面密封胶。这些密封剂填补缝隙,同时允许建筑材料的膨胀和收缩。密封胶的弹性性能允许25-50%的移动。泡沫喷雾剂也从聚氨酯中发展而来,用于填充裂缝,以更好地保温。

聚氨酯性能

聚氨酯的聚合物密度可以被控制,从而产生一系列的性能。聚氨酯的优点包括高弹性和可塑性,使其成为许多塑料产品的理想基材,如上所示。

聚氨酯性质

优势

缺点

高耐磨性和耐溶剂性

低热容量

高承载能力和弹性

毒性(异氰酸酯)

高度保温

耐阳光性差

良好的成型质量

易燃

聚氨酯结构与生产

通过在两个分子,异氰酸酯和多元醇之间的放热反应产生聚氨酯,其产生氨基甲酸酯键。重要的是首先理解异氰酸酯和多元醇,因为聚氨酯是这两种化合物的结果。

1)异氰酸酯

异氰酸酯的式R-N = C = O.它是反应性的有机化合物,通常含有聚合物材料。当异氰酸酯具有两个异氰酸酯基团时,将其称为二异氰酸酯(TDI)。TDI用于在聚氨酯生产中与多元醇反应。

2) 多元醇

多元醇可以是聚醚或聚酯多元醇。当环氧化合物与活性含氢化合物反应时,可制备聚醚多元醇。多功能羧酸和多羟基化合物之间发生缩聚反应。具有更高分子量的多元醇产生柔性聚氨酯。低分子量多元醇可生产硬质聚氨酯。

3) 聚氨酯

聚氨酯生产中使用的异氰酸酯和多元醇的类型影响其性能。多元醇负责控制聚合物的柔韧性和弹性。较长的链和较低的交联会产生具有弹性的聚合物,而较短的链会产生较硬的聚合物。异氰酸酯和多元醇有很多选择,生产过程中使用了多种工艺条件。

聚氨酯制造过程中还涉及添加剂。这些化学品控制聚氨酯的形成反应和性能。

聚氨酯生产中使用的添加剂

催化剂

加速化学反应

交联代理商

机械加固

阻燃剂

降低可燃性

增塑剂

减少硬度

填料

提高材料特性并降低成本

发泡剂表面活性剂

控制泡沫聚氨酯的泡孔结构

烟的灭火剂

减少燃烧时的烟度

颜料

为美学添加颜色

聚氨酯的分类

聚氨酯可以基于其对热的反应分为两组:

热塑性塑料

热塑性聚氨酯是通用的,因为它可以再次加热和重塑无数次。加热时,它会变成液体,可以在不改变塑料性能的情况下塑造成所需的形状。热塑性聚氨酯最适合耐热度超过250°F的最终产品。

热固性

热固性聚氨酯不能形成多次。当热固性聚氨酯硬化时,它经历了化学反应,使得永久性变化。热固性聚氨酯是负重和耐磨产品更耐用的选择。

聚氨酯的类型

聚氨酯可分为四种主要类型:弹性体,涂层,柔性泡沫和交联泡沫。对于每种类型,应选择最合适的聚氨酯类 - 热塑性或热固性。根据具体的设计和应用,必须考虑对热量,重量和磨损的不同要求。

聚氨酯挠性系船柱
柔性纺织品的弹性体特性允许它们在车辆下弯曲而不会失去它们的形式。

弹性体

聚氨酯弹性体具有非常高的弹性。交通安全装置,如柔性系柱,受益于这些弹性特性。旨在弯曲车辆,灵活的系船柱在被扁平后可以快速返回原始形式。

涂层

聚氨酯涂料提供苛刻的溶剂等工业清洁剂的抗性。他们还提供一些防止影响的保护。聚氨酯涂料是需要耐磨性的表面的理想选择。还提供水基解决方案。

柔性泡沫

柔性泡沫具有高冲击强度和缓冲性能。半柔性聚氨酯泡沫塑料也可用作更坚固的替代品。

交联泡沫

与柔性泡沫相比,交联泡沫提供了更坚硬和更厚的结构。

聚氨酯塑料维护

聚氨酯易于照顾和低维护。它是耐溶剂,油和腐蚀 - 和高度耐用的风化和磨损。定期维护与用湿布擦拭表面一样简单。对于具有更多表面损坏的情况,可以使用洗涤剂和清洁剂。但是,最好保存偶然使用的苛刻清洁剂,因为它们可以影响一些聚氨酯饰面的光泽度。

聚氨酯塑料回收

聚氨酯可以以两种方式再循环:机械或化学回收。机械回收利用其聚合物形式重复使用材料,而化学回收将材料恢复到其化学成分中。

1)机械回收

篮板球

聚氨酯废料被切成小块,喷上预聚物,然后粘合成所需等级的泡沫。回收地毯衬垫的常用方法。

再研磨

聚氨酯工业饰件被研磨成细粉。然后,粉末可以与原始材料结合,生产新的聚氨酯泡沫。

胶印

聚氨酯部件被造粒和混合,然后在加热和压力下形成板材或模塑件。由此产生的刨花板可用于隔音产品和家具应用。

2) 化学回收

糖酵解

工业用聚氨酯和后消费用聚氨酯在高温下与二元醇混合。通过化学反应产生新的多元醇,然后可以用来制造可回收的聚氨酯。

水解

用过的聚氨酯和水之间的反应产生多元醇,可以用作燃料。中间的化学物质可以作为原料来制造可回收的聚氨酯。

热解

气体和油是在无氧环境中分解聚氨酯而产生的。

氢化

气体和油是由使用过的聚氨酯通过加热、加压和氧气产生的。

聚氨酯的未来

一堆旧的聚氨酯泡沫
在挖掘工作中除去的老聚氨酯泡沫可以通过机械或化学方法再循环。

聚氨酯是一种令人印象深刻的资源,其组合是可行的特征。聚氨酯产品还具有塑料,泡沫,涂料,密封剂的品种 - 这使得众多行业受益。

聚氨酯产品具有周期性的寿命,因为即使在达到产品生命周期结束后,它们也在继续保持价值。2010年,美国汽车制造商Chrysler宣布它将使用18万磅再生聚氨酯座椅和头枕的泡沫。随着世界走向绿色,聚氨酯行业也采用可持续的做法。