1.树脂概述
从狭义上讲,聚氨酯树脂是指分子中含有氨基甲酸酯键的化合物,但从更广义上讲,它们都是由异氰酸酯化合物衍生出来的树脂,除了氨基甲酸酯键之外,还包括尿素、生物尿素、异氰酸酯和碳二亚胺键。自从1937年德国的Otto Bayer等人发现聚氨酯的实际应用以来,它们已被广泛用于从凝胶到弹性体,甚至用于硬质塑料、绝缘和缓冲的泡沫。 这种广泛的应用是由于聚氨酯树脂可以通过选择原料自由设计,这是聚氨酯树脂最重要的特点之一。
2.聚氨酯树脂的固化反应机制
形成聚氨酯键的基本反应是异氰酸酯基团和羟基之间的反应。 羟基的亲核氧原子与异氰酸酯基团的亲电碳反应,形成氨基甲酸酯键。 聚氨酯树脂是通过双功能或更高的异氰酸酯和双功能或更高的多元醇之间的多加反应,利用上述反应得到的。 多重加成反应的特点是没有副产品,反应是定量进行的,使分子设计很容易。 人们还知道,作为原料的异氰酸酯和多元醇的反应性因其分子结构的不同而不同。 例如,异氰酸酯在芳香族系统中比在脂肪族系统中更具活性,因为共振结构增加了碳的亲电性。 另一方面,由于立体阻碍,多元醇的反应性更强,顺序是伯醇>仲醇>叔醇。 由于反应速率高,尿素化反应通常在室温下不需要加热,也不需要催化剂就能自发进行,但在实践中,反应速率是由加热或催化剂控制的,而且性能是根据使用条件来设计的。 有机金属催化剂,如锡和叔胺被用作催化剂。
3.特点和优势
由于尿烷键具有很强的内聚能,硬段尿烷键之间的分子间力(氢键)形成局部聚集,称为硬域。 这种集合体被称为微相分离结构,当这种集合体强烈形成时,结晶和非结晶部分在固化材料中混合,光线被折射和散射,使其不透明。 有意形成的微相分离结构增加了由氢键衍生的假交联点的数量,从而在室温范围内产生了高伸长率、韧性和抗冲击性。 尽管它们是热固性树脂,但聚氨酯树脂的特点是它们能够通过共价键以外的结构赋予特定的性能。 同时,通过控制结构和分子量分布,可以通过选择分子链来设计对缓冲体的弹性、耐热性、耐水性甚至是吸水性。
4.使用
聚氨酯树脂的应用范围很广,因为它们可以通过选择原材料而被赋予独特的性能特征。 例如,它们被用作软质和硬质泡沫、弹性体、涂料、粘合剂、密封剂、土木工程和建筑材料、人造皮革、密封材料等,广泛用于工业、医疗和家用材料。
①各种电子元件(包括车内)
灵活性是聚氨酯树脂的特点之一。 由于其出色的应力松弛和振动吸收特性,它们被应用于传感器和其他部件,以保护它们免受所有环境因素的影响。 特别是在汽车应用领域,高性能聚氨酯树脂的应用范围正在扩大,以满足对低玻璃化温度和耐热性的要求。
②工业模型/低压RIM
在消费电子和汽车行业,一般在大规模生产之前制作原型以检查形状和设计。 真空铸造是一种不使用昂贵的模具来制作原型的方法。 真空浇注是一种在真空下将聚氨酯材料浇注到基于主模型的硅橡胶制成的模具中的方法。 聚氨酯材料有ABS、PP、弹性体和丙烯酸。 公司在国内和中国市场拥有很高的份额。 此外,低压RIM方法还用于特殊的、大型的汽车装饰品(如航空零件)的原型制作,将快速固化的RIM材料注入由FRP或环氧树脂腻子制成的树脂模具中,并进行模塑。 它不仅用于原型设计,而且还用于小批量的大规模生产。
③用于鞋底的弹性体/聚氨酯凝胶
“聚氨酯树脂因其灵活性而被广泛用于弹性体和凝胶。 聚氨酯弹性体的物理性能是通过让它们采用强大的微相分离结构来控制的。 我们正在利用我们的弹性体复合技术,将应用扩大到弹性粘合剂和弹性涂层材料。 例如,用于马拉松鞋的MU-697,具有高强度、高延伸率、抓地力和耐磨性。
此外,由于增塑剂等非反应性成分,凝胶材料的硬度较低。 然而,随着时间的推移,它们存在着渗出和附着力差的问题。 在此背景下,我们正在开发不含增塑剂的聚氨酯凝胶。 我们正在考虑开发各种应用,例如应用于抗震凝胶”。
④聚氨酯泡沫塑料
用于绝缘、缓冲等的聚氨酯泡沫可使用溶剂型泡沫作为发泡剂。 我们正在推广不使用溶剂和使用水发泡的环境友好型配方。 它在装饰性应用等方面有良好的记录,并具有较长的奶油时间(出色的可加工性)。
⑤不发黄的材料/透明的材料
浇注是一种将透明树脂浇注到基础材料上的技术,使贴纸、徽章等具有豪华的外观。 我们的MU-636系列耐候性聚氨酯材料作为汽车、家用电器等的标志在市场上有很高的占有率。 此外,我们正在利用这种复合技术将应用扩展到食品样品、LED、光导材料和涂层材料。