聚氨酯弹性体概况

1、性能特点

聚氨酯弹性体是一种高性能弹性体，又称作聚氨酯橡胶，是一类在分子链中含有较多氨基甲酸酯基团（NHCOO）的弹性聚合物材料。

从分子结构上看，聚氨酯是一种嵌段聚合物，一般由低聚物多元醇柔性长链构成软段，以二异氰酸酯及扩链剂构成硬段，硬段和软段相间，形成重复结构单元。除含有氨酯基团外，聚氨酯弹性体中还含有醚、酯或及脲基团。由于大量极性基团的存在，聚氨酯分子内及分子间可形成氢键，软段和硬段可形成微相区并产生微观相分离。即使是线型聚氨酯也可通过氢键而形成物理交联。这些结构特点使得聚氨酯弹性体具有优异的耐磨性和韧性，以“耐磨橡胶”著称。并且由于聚氨酯的原料种类多，可调节原料的品种及配比，制成不同性能范围的制品，加工方法多样，使得聚氨酯弹性体适合于许多应用领域。

聚氨酯弹性体的产量在聚氨酯制品总量中所占比例虽然不大，却是不可或缺的重要聚氨酯材料，也是一类高性能的特种合成橡胶。

聚氨酯弹性体具有优良的综合性能，模量介于一般橡胶和塑料之间，它具有以下的特性：较高的强度和弹性，可在较宽的硬度范围内（邵尔A10～邵尔D75）保持较高的弹性；在相同硬度下，比其他弹性体承载能力高；其耐磨性优异，是天然橡胶的5～10倍；耐油脂及耐化学品性优良；芳香族聚氨酯耐辐射；耐氧性和耐臭氧性能优良；耐疲劳性及抗震动性好，适于高频挠曲应用；耐冲击性好；低温柔顺性好；一般无需增塑剂便可制得所需的柔性材料，因而无增塑剂迁移带来的问题；普通聚氨酯不能在100℃以上使用，但采用特殊的配方，可耐140℃高温；模塑和加工成本低。

在许多情况下，与金属材料相比，聚氨酯弹性体制品具有重量轻、噪声低、耐损耗、加工费用低及耐腐蚀等优点；与塑料相比，聚氨酯弹性体具有不发脆、耐磨等优点。与常规橡胶相比，聚氨酯弹性体有如下优点：耐磨，耐切割，耐撕裂，高承载性，透明或半透明，耐臭氧，可灌封、浇注，硬度范围广。

2、发展概况

早在20世纪40年代初，德国和英国就开发了聚酯型聚氨酯弹性体，40～50年代，混炼型、浇注型及热塑性聚氨酯弹性体相继出现，由于各种原料的开发、各个应用领域的开拓，60年代以来聚氨酯弹性体发展较快，已成为重要的聚氨酯材料和特种合成橡胶品种。2000年全球聚氨酯弹性体产量约88万吨/年，占聚氨酯制品总量的10%左右。2005年，全球聚氨酯弹性体消费量约为162.7万吨/年，其中热固性聚氨酯弹性体占76%，热塑性聚氨酯弹性体占24%。

我国自20世纪50年代末开始有研究，60年代以聚酯多元醇为基础的混炼型聚氨酯弹性体中试成功，初步研制了基于聚醚多元醇及聚酯多元醇的浇注型聚氨酯弹性体，70年代混炼型聚氨酯弹性体投入生产，浇注型聚氨酯则处于中试规模，先后研制成功聚酯型和聚醚型热塑性聚氨酯弹性体，聚酯型聚氨酯弹性体开始小批量生产。据统计，1976年我国聚氨酯弹性体实际产量不足400t/年，1984年约为1.1kt/年，1989年约15kt/年，1994年约23kt/年，1997年约55kt/年。据中国聚氨酯工业协会统计，1998年弹性体（包括传统的弹性体制品、防水材料及铺装材料等）产量达到67kt。常规浇注型、热塑性聚氨酯弹性体、防水及铺装材料、氨纶、鞋底原液产量2004年分别为41kt/年、82kt/年、80kt/年、11.8kt/年、18kt/年，2006年分别为64kt/年、108kt/年、112kt/年、152kt/年、242kt/年。随着聚氨酯工业整体水平的提高，聚氨酯弹性体的生产技术也日趋成熟，新技术、新产品、新工艺不断涌现出来，其应用范围进一步扩大。

3、基本分类

聚氨酯弹性体的品种繁多，若按低聚物多元醇原料分，聚氨酯弹性体可分为聚酯型、聚醚型、聚烯烃型、聚碳酸酯型等，聚醚型中根据具体品种又可分聚四氢呋喃型、聚氧化丙烯型等；根据所用二异氰酸酯的不同，可分为脂肪族和芳香族弹性体，又细分为TDI型、MDI型、IPDI型、NDI型等类型。常规聚氨酯弹性体以聚酯型/聚醚型、TDI型/MDI型为主。扩链剂主要有二元醇和二元胺。二元胺扩链得到的聚氨酯严格地讲是聚氨酯-脲。

从制造工艺分，传统上把聚氨酯弹性体分为浇注型、热塑性、混炼型三大类，都可采用预聚法和一步法合成。但一些革新工艺制备的制品产量已超过某些传统类型，如反应注射成型（RIM）工艺生产实心及微孔聚氨酯弹性体已成为一个重要的类别。另外溶液涂覆及溶液浇注成型也是制造弹性聚氨酯的一个重要方法，主要用于生产合成革。离心浇注、喷涂成型也是近十多年来国内外发展较快的新技术。