聚氨酯
1．产品介绍
10.10.0.101聚氨基甲酸酯
中⽂名：聚氨基甲酸酯；聚氨酯
聚氨基甲酸酯
拼⾳：jù ān jī jiǎ suān zhǐ
主链含—NHCOO—重复结构单元的⼀类聚合物。英⽂缩写PU。由异氰酸酯（单体）与羟基化合物聚合⽽成。由于含强极性的氨基甲酸酯基，不溶于⾮极性基团，具有良好的耐油性、韧性、耐磨性、耐⽼化性和粘合性。⽤不同原料可制得适应较宽温度范围（－50～150℃）的材料，包括弹性体、热塑性树脂和热固性树脂。⾼温下不耐⽔解，亦不耐碱性介质。 常⽤的单体如甲苯⼆异氰酸酯、⼆异氰酸酯⼆苯甲烷等。多元醇分3类：简单多元醇（⼄⼆醇、丙三醇等）
；含末端羟基的聚酯低聚物，⽤来制备聚酯型聚氨酯；含末端羟基的聚醚低聚物，⽤来制备聚醚型聚氨酯。聚合⽅法随材料性质⽽不同。合成弹性体时先制备低分⼦量⼆元醇，再与过量芳族异氰酸酯反应，⽣成异氰酸酯为端基的预聚物，再同丁⼆醇扩链，得到热塑弹性体；若⽤芳族⼆胺扩链并进⼀步交联，得到浇铸型弹性体。预聚物⽤肼或⼆元胺扩链，得到弹性纤维；异氰酸酯过量较多的预聚体与催化剂、发泡剂混合，可直接得到硬质泡沫塑料。如将单体、聚醚、⽔、催化剂等混合，⼀步反应即可得到软质泡沫塑料。单体与多元醇在溶液中反应，可得到涂料；胶粘剂则以多异氰酸酯单体和低分⼦量聚酯或聚醚在使⽤时混合并进⾏反应。。聚氨酯作为⼀种新兴的有机⾼分⼦材料，被誉为“第五⼤塑料”，因其卓越的性能⽽被⼴泛应⽤于国民经济众多领域。产品⼴泛应⽤于轻⼯、化⼯、电⼦、纺织、医疗、建筑、建材、汽车、国防、航天、航空等领域。
聚氨酯弹性体⽤作滚筒、传送带、软管、汽车零件、鞋底、合成⽪⾰、电线电缆和医⽤⼈⼯脏器等；软质泡沫体⽤于车辆、居室、服装的衬垫，硬质泡沫体⽤作隔热、吸⾳、包装、绝缘以及低发泡合成⽊材，涂料⽤于⾼级车辆、家具、⽊和⾦属防护，⽔池⽔坝和建筑防渗漏材料，以及织物涂层等。胶粘剂对⾦属、玻璃、陶瓷、⽪⾰、纤维等都有良好的粘着⼒。此外聚氨酯还可制成乳液、磁性材料等。 ⽤途
根据所⽤原料的不同，可有不同性质的产品，⼀般为聚酯型和聚醚型两类。可⽤于制造塑料、橡胶、纤维、硬质和软质泡沫塑料、胶粘剂和涂料等。
制备来源
由⼆元或多元异氰酸酯与⼆元或多元羟基化合物作⽤⽽成的⾼分
聚氨基甲酸酯
⼦化合物。
聚氨基甲酸酯，是分⼦结构中含有—NHCOO—单元的⾼分⼦化合物，该单元由异氰酸基和羟基反应⽽成，反应式如下：
—N=C=O + HO¯ → —NH-COO¯
聚氨酯的发现：20世纪30年代，德国Otto Bayer ⾸先合成了TPU。在1950年前后，TPU作为纺织整理剂在欧洲出现，但⼤多为溶剂型产品⽤于⼲式涂层整理。20世纪60年代，由于⼈们环保意识的增强和
政府环保法规的出台，⽔系TPU涂层应运⽽⽣。70年代以后，⽔系PU涂层迅速发展，PU涂层织物已⼴泛应⽤。80年代以来，TPU的研究和应⽤技术出现了突破性进展。与国外相⽐，国内关于PU纺织品整理剂的研究较晚。
研发历史
聚氨酯(简称TPU)是由多异氰酸酯和聚醚多元醇或聚酯多元醇或/及
聚氨基甲酸酯
⼩分⼦多元醇、多元胺或⽔等扩链剂或交联剂等原料制成的聚合物。通过改变原料种类及组成，可以⼤幅度地改变产品形态及其性能，得到从柔软到坚硬的最终产品。聚氨酯制品形态有软质、半硬质及硬质泡沫塑料、弹性体、油漆涂料、胶粘剂、密封
胶、合成⾰涂层树脂、弹性纤维等，⼴泛应⽤于汽车制造、冰箱制造、交通运输、⼟⽊建筑、鞋类、合成⾰、织物、机电、⽯油化⼯、矿⼭机械、航空、医疗、农业等许多领域。
1937年德国Otto Bayer教授⾸先发现多异氰酸酯与多元醇化合物进⾏加聚反应可制得聚氨酯，并以此
聚酯多元醇为基础进⼊⼯业化应⽤，英美等国1945～1947年从德国获得聚氨酯树脂的制造技术于1950年相继开始⼯业化。⽇本1955年从德国Bayer公司及美国DuPont公司引进聚氨酯⼯业化⽣产技术。20世纪50年代末我国聚氨酯⼯业开始起步，近lO多年发展较快。
2.⽣产聚氨酯（PU）制品，其所⽤的原材料按性质、功能来分，可分为如下⼏个组份：
组份⼀：异氰酸酯（盐）类—此类原料是PU树脂主要原料之⼀。其官能团为：—NCO （即为异氰酸酯基），此类原料中⼀般在其分⼦结构中有两个或两个以上的—NCO基。常⽤的原料有：MDI、PAPI、TDI三种。特殊的：HDI（1，6—⼰⼆异氰酸酯），IPDI（异佛尔酮⼆异氰酸酯），H12MDI（⼆环⼰基甲烷⼆异氰酸酯），HTDI （甲基环⼰基⼆异氰酸酯）。XDI（苯⼆亚甲基⼆异氰酸酯），NDI（萘—1，5—⼆异氰酸酯）。改性的异氰酸酯类：是指过量的异氰酸酯与含活泼氢类化合物反应，⽣成末端是—NCO的预聚物。如液化MDI（碳化⼆亚胺改性MDI），鞋底原液B料（聚酯多元醇改性MDI），弹性体所⽤的预聚物等。
组份⼆：活泼氢类——此类原料是PU树脂主要原料之⼀。⼀般在其分⼦结构中有两个或两个以上的羟基（—OH）或胺基（—NH2）等。常⽤的有：聚酯多元醇，聚醚多元醇，⼆元醇（EG，BDO，1，6—HDO，PG等），MOCA，TMP，HQEE，⽔等
组份三：溶剂类—此类原料量⼤，在合成中不参与反应。常⽤的有：DMF，MEK，TOL，ETAC，CY，
⼆甲苯，汽油，⽔等。
组份四：助剂类—此类原料量少，但对制品的品质影响很⼤，同时其种类很多，根据其作⽤来分有：
催化剂：有机锡类（DBTDL，⾟酸亚锡），叔胺类（三亚⼄基三胺，三⼄醇胺，三⼄胺等）表⾯活性剂：改善制品内部或表⾯性质。如硅油匀泡剂（DC—193，DC—5043），DS—80，OT—70等。
mogii抗氧化剂：防⽌制品在制作过程中，被空⽓氧化发⽣颜⾊变化。常⽤的是BHT，I—1010
等。
着⾊剂：分⽆机和有机颜料，常将颜料与多元醇研磨成糊状物——⾊浆或⾊膏，有红、黄绿、蓝、⿊五种颜⾊。
此外还有其它助剂：紫外线吸收剂，分散剂，防结⽪剂，增塑剂，偶联剂，增粘剂等。
另外在PU制品中常使⽤填料，其⽬的是：改进制品物理性能，补强其⼒学性能，降低成本。常⽤的填料有：CaCO3，瓷⼟，滑⽯粉等
⽣产规模
经过60多年的发展，聚氨酯已成为⼀种重要的合成树脂品种。世界聚氨酯消耗量1999年估计达7.7Mt，2000年聚氨酯总产量达到8.5Mt。近年来亚太地区成为世界聚氨酯⼯业发展最快的地区，⽽中国⼜是最具发展潜⼒的国家。据估计，1998年聚氨酯制品总产量约为770kt(扣除溶剂后约为555kt)，2000年约为920kt，预计到2005年聚氨酯材料需求量将达1.4～1.5Mt
⽣产技术
20世纪40年代，德国Bayer实验室⽤⼆异氰酸酯及多元醇
聚氨基甲酸酯
为原料，制得了硬质泡沫塑料等聚氨酯样品。美国于1946年起开展了硬质聚氨酯泡沫塑料的研究，产品⽤于飞机夹⼼板材部件。1952年，Bayer公司报道了聚酯型软质聚氯酯泡沫塑料中试研究成果；1952～1954年，⼜开发连续⽅法⽣产聚酯型软质聚氨酯泡沫塑料技术，并开发了相应的⽣产设备；1961年，采⽤蒸⽓压较低的多异氰酸酯PAPI制备硬质聚氨酯泡沫塑料，提⾼了硬质制品的性能和减少了施⼯时的毒性，并应⽤于现场喷涂⼯艺，使硬质泡沫塑料的应⽤范围进⼀步扩⼤。由于价格较低的聚醚多元醇在60年代的⼤量⽣产，以及⼀步法和连续法软泡⽣产⼯艺及设备的开发，聚氨酯软泡获得
应⽤。60年代中期，冷熟化半硬泡和⾃结⽪模塑泡沫被开发，70年代在⾼活性聚醚多元醇的基础上开发了冷熟化⾼回弹泡沫。70年代开
发了聚氨酯软泡的Maxfoam平顶发泡⼯艺、垂直发泡⼯艺，使块状聚氨酯软泡的⼯艺趋于成熟。后来，随着各种新型聚醚多元醇及匀泡剂的开发，还开发了各种模塑聚氨酯泡沫塑料。
产品应⽤
⽬前聚氨酯泡沫塑料应⽤⼴泛。软泡沫塑料主要⽤于家具及交通⼯具各种垫材、隔⾳材料等；硬泡沫塑料主要⽤于家⽤电器隔热层、屋墙⾯保温防⽔喷涂泡沫、管道保温材料、建筑板材、冷藏车及冷库隔热材等；半硬泡沫塑料⽤于汽车仪表板、⽅向盘
等。市场上已
聚氨基甲酸酯
壁挂燃气锅炉
有各种规格⽤途的泡沫塑料组合料(双组分预混料)，主要⽤于(冷熟化)⾼回弹泡沫塑料、半硬泡沫塑料、浇铸及喷涂硬泡沫塑料等。
螺钉输送机
聚氨酯弹性体可在较宽的硬度范围具有较⾼的弹性及强度、优异的耐磨性、耐油性、耐疲劳性及抗震动性，具有“耐磨橡胶”之称。聚氨酯弹性体在聚氨酯产品中产量虽⼩，但聚氨酯弹性体具有优异的综合性能，已⼴泛⽤于冶⾦、⽯油、汽车、选矿、⽔利、纺织、印刷、医疗、体育、粮⾷加⼯、建筑等⼯业部门。
TPU是聚氨酯，TPU⽪就是聚氨酯成份的表⽪.现在服装⼚家⼴泛⽤此种材料⽣产服装，俗称仿⽪服装.TPU 是英⽂polyurethane的缩写，化学中⽂名称聚氨酯其质量也有好坏，好的包包多采⽤进⼝TPU⽪；
TPU配⽪是⼀般其反⾯是⽜⽪的第⼆层⽪料，在表⾯涂上⼀层PU树脂，所以也称贴膜⽜⽪。其价格较便宜，利⽤率⾼。其随⼯艺的变化也制成各种档次的品种，如进⼝⼆层⽜⽪，因⼯艺独特，质量稳定，品种新颖等特点，为⽬前的⾼档⽪⾰，价格与档次都不亚于头层真⽪。
TPU⽪与真⽪包各有特点，TPU⽪包外观漂亮，好打理，价格较低，但不耐磨，易破；真⽪价格昂贵，打理⿇烦，但耐⽤。聚氨酯涂层剂
聚氨酯涂层剂是当今发展的主要种类，它的优势在于：涂层柔软并有弹性；涂层强度好，可⽤于很薄的涂层；涂层多孔，具有透湿和通⽓性能；耐磨，耐湿，耐⼲洗。其不⾜在于：成本
聚氨基甲酸酯
较⾼；耐⽓候性差；遇⽔、热、碱要⽔解。
TPU涂层剂按组成分类有：聚酯系聚氨酯；聚醚系聚氨酯；芳⾹族异氰
酸酯系聚氨酯；脂肪族异氰酸酯系聚氨酯。按使⽤上采⽤的介质分为溶剂
类和⽔系类。
在⼤分⼦主链上含有—NHCOO—基团的重复结构单元的聚合物统称为
聚氨基甲酸酯，简称聚氨酯（PU）。它是由有机多异氰酸酯与聚醚型或聚
酯型多元醇反应制得。⼈们常见的聚氨酯塑料多以软、硬泡沫体的形式出现。
硬质聚醚型聚氨酯泡沫塑料（Rigid Polyether Polyurethane Foams) 理化性质
密度：0.04～0.06g/cm3，拉伸强度：0.147MPa，弯曲强度：0.196MPa，
导热系数：0.035W/(m.K) 。该制品最⼤特点是：可根据具体使⽤要求，通
过改变原料的规格、品种和配⽅，合成所需性能的产品。该产品质轻（密
度可调），⽐强度⼤，绝缘和隔⾳性能优越，电⽓性能佳，加⼯⼯艺性好，
耐化学药品，吸⽔率低，加⼊阻燃剂，亦可制得⾃熄性产品。
⽤途
主要⽤于冷库、冷罐、管道等部门作绝缘保温保冷材料，⾼层建筑、
航空、汽车等部门做结构材料起保温隔⾳和轻量化的作⽤。超低密度的硬
泡可做防震包装材料及船体夹层的填充材料。
硬质聚酯型聚氨酯泡沫塑料（Rigid Polyester Polyurethane Foams) 理化性质
密度：0.0368g/cm3，拉伸强度：0.414MPa，压缩强度（10% 处变形）：0.323MPa，导热系数：0.035W/(m.K) 。该材料与聚醚型同⼀密度的硬泡相⽐，有较⾼的拉伸强度和较好的耐油、耐溶剂和耐氧化性能，但聚酯粘度⼤，操作较困难。
应⽤领域类似于硬质聚醚型聚氨酯泡沫塑料，当制品对强度、耐温性
要求较⾼时，⽤聚酯型硬泡较为合适。如雷达天线罩的夹层材料，飞机、
塑钢拉链船舶上的三层结构材料，电器、仪表、设备的隔热材料和防震包装材料。
软质聚醚型聚氨酯泡沫塑料（Flexible Polyether Polyurethane Foams）理化性质
密度：0.03～0.07g/cm3 ，拉伸强度：8.83～117kPa ，伸长率（%）：150～300。弯曲强度：0.196MPa，导热系数：0.034～0.041W/(m.K)。熔点（℃）：170～190。
不同密度的软泡沫塑料，其主要⽤途有些差别。软质聚酯型聚氨酯泡
沫塑料（Flexible Polyester Polyurethane Foams）主要⽤作服装、鞋帽衬⾥，垫肩和精密仪器的防震包装等。
聚氨酯⾏业发展情况
纵观世界范围，西⽅发达国家聚氨酯⾏业早已进⼊成熟发展时期，进
⼊创新研究发展阶段；亚洲市场增长迅速，众多跨国化⼯企业已将业务重
点和研发中⼼纷纷转移⾄亚洲甚⾄中国市场；中东地区聚氨酯市场发展尚
处起步阶段。
总的来说，由于近⼗⼏年国民经济的⾼速发展，中国聚氨酯⼯业，包
括从基本原料到制品和机械设备，已具有相当的规模。2005年中国聚氨酯
产量约300万吨，产值约600亿元，⽐2001年的122万吨、约200亿元分别增长了146%和200%，产量年均增长率⾼达25%，产值年均增长率在30%
以上。2005年，中国消费了51万吨MDI、36万吨TDI和88.9万吨聚醚多
元醇。随着聚氨酯的⼴泛应⽤，其原料的需求也⼤幅增长。
⽬前，已有众多中外企业涉⾜聚氨酯⾏业，如烟台万华、上海华谊、
⾼桥⽯化、上海氯碱化⼯、北⽅化学、上海联景集团等均占有⾃⼰的⼀席
之地，⽽国外聚氨酯企业包括拜⽿、巴斯夫、亨斯迈、陶⽒化学、GE、科
举亚、德固赛等知名公司也有⼀定的市场，中国市场的诱惑⼒更吸引了马
来西亚、印度、⽇本、韩国等国的客户和⼚商。
近⼗年来，虽然中国聚氨酯的年均增长率为GDP的两倍，但中国⼈均
聚氨酯的消费量仍未达到世界平均⽔平。2004年中国⼈均MDI的消费量为0.35千克，⽽世界平均⽔平为0.51千克。按⼈均GDP发展和聚氨酯增长率推算，中国聚氨酯产业仍处于快速增长时期。
未来中国聚氨酯⼯业的发展将主要受五⼤⽅⾯的拉动，即⼈⼝总量、
汽车⼯业、建筑节能、环保要求的提⾼以及休闲娱乐业。“⼗⼀五”期间
中国PU产品消费量，将保持15%的年平均增长率，届时，中国将是全球最⼤PU产品制造和消费中⼼。
聚氨酯防⽔涂料施⼯⼯艺
⼯艺流程
基层表⾯处理→涂聚氨酯底涂料→局部增强→涂刮聚氨酯涂料⼀、⼆、三遍→表⾯保护或修饰 基层要求及处理
1.防⽔基层应按设计要求⽤1∶3 的⽔泥砂浆抹成1/50 的泛⽔坡度，其表⾯要抹平压光，不允许有凹凸不平、松动和起砂掉灰等
缺陷存在。排⽔⼝或地漏部位应低于整个防⽔层，以便排除积⽔。有套管的管道部位应⾼出基层表⾯20mm 以上。阴阳⾓部位应做成半径10mm 的⼩圆⾓，以便涂料施⼯。
2.所有管件、卫⽣设备、地漏或排⽔⼝等必须安装牢固，接缝严密，收头圆滑，不得有任何松动现象。
3.施⼯时，传统聚氨酯防⽔涂料施⼯时，防⽔基层应基本呈⼲燥状态，含⽔率⼩于9%为宜，其简单测定⽅法是将⾯积为1㎡、厚度为1.5～2.0mm 的橡胶板覆盖在基层⾯上，放置2～3 ⼩时，如覆盖的基层表⾯⽆⽔印，紧贴基层⼀侧的橡胶板⼜⽆凝结⽔印，根据经验说明其含⽔率已⼩于9%，符合施⼯要求。西安⾬中情防⽔材料有限责任公司⽣产的911型聚氨酯涂料⽆这项要求，只要基层⽆明⽔即可施⼯。
4.施⼯前，先以铲⼑和扫帚将基层表⾯的突起物、砂浆疙瘩等异物铲除，并将尘⼟杂物彻底清扫⼲净。对阴阳⾓、管道根部、地漏和排⽔沟⼝等部位更应认真清理，如发现有油污、铁锈等，要⽤钢丝刷、砂纸和有机溶剂等将其彻底清除⼲净。
施⼯要求
1.涂布底胶：此⼯序相当于传统沥青防⽔施⼯涂刷冷底⼦油，其⽬的是隔断基层潮⽓，防⽌防⽔涂膜起⿎脱落；加固基层，提⾼涂膜与基层的粘结强度，防⽌涂层出现针⽓孔等缺陷。我公司建议⽤聚氨酯底胶作为基层处理。 聚氨酯底胶的配制：将聚氨酯甲料、⼄料按⽐例1：2～3（重量⽐）配合(其它涂层按产品规格规定⽐例配合)。当⼄料较稠时，可⽤专⽤稀释剂稀释，切不可⽤含酸性或含油性稀释剂稀释，以免影响原产品质量。在配制时，应先把⼄料稀释搅拌2-3分钟，如不需稀释，可直接⽤甲⼄组分配和搅拌5-10分钟，把搅拌器提起，可见到均匀液体慢慢滑⾃容器为佳，同时应注意，打开料应⽴刻盖严，以免凝固报废，混合料应根据实际⽤量，即配即⽤。（注意：991型施⼯混合时应将甲料倒⼊⼄料中进⾏搅拌，与911型、851型相反）
2.局部增强：对伸缩缝、控制缝、阴阳⾓、管道缝等处，可由⼀层加筋布增强，固化后再进⾏整体防⽔施⼯。
3.第⼀遍涂层施⼯：在底胶基本⼲燥固化后，⽤塑料或橡胶刮板均匀涂刮⼀层涂料，涂刮时要求均匀⼀致，不可过厚或过薄，涂刮厚度⼀般为0.8mm左右为宜。开始涂刮时，应根据施⼯⾯积⼤⼩、形状和⽤料，统⼀考虑施⼯退路和涂刮顺序。
4.第⼆遍涂层施⼯：在第⼀遍涂层基本固化后，再在其表⾯刮涂第⼆遍涂层，涂刮⽅法同第⼀遍涂层。为了确保防⽔⼯程质量，涂刮的⽅向必
须与第⼀层的涂刮⽅向垂直。重涂时间的间隔，由施⼯时的温度和涂膜固化的程度（以⼿触不粘）来确定。
5.在第⼆遍涂膜固化后，再按上述⽅法涂刮第三遍涂膜。
6.铺贴保护层或饰⾯材：在第三遍涂膜施⼯完毕⼜未完全固化时，可在其表⾯稀撒上少量⼲净的砂粒（直径不⼤于2mm），以增加涂膜层与将要覆盖的⽔泥砂浆之间的粘结能⼒。当涂膜固化完全和检查验收合格后，即可抹⽔泥砂浆保护层或粘贴⾯砖，马赛克等饰⾯层。
7.两布三涂的施⼯⼯艺：这种⼯艺⽬前市场采⽤不是很多，这种⼯艺的操作⽅法是：按照上述的描述对于基层等的处理是⼀样的，在涂刷完第⼀遍过后，将玻璃丝⽹格布均匀铺贴在上⾯，靠聚氨酯的粘接⼒将其粘牢，第⼀遍⼲燥后按同样的⽅法进⾏第⼆遍，待全部⼲燥后，最后按照上⾯的要求涂刷⼀遍聚氨酯防⽔涂料。卫⽣间、厨房及屋⾯的施⼯⽅法⼀致。需要注意的是玻璃丝⽹格在铺贴时要求平整，由于卫⽣间的空间相对较⼩，在进⾏⽹格布铺贴时应对其进⾏前期处理。其他要求同聚氨酯传统施⼯⼯艺要求⼀致。
施⼯注意事项
1.当涂料粘度过⼤，不便进⾏刮涂施⼯时，可加⼊少量的专⽤稀释剂进⾏稀释，以降低粘度，加⼊量不得⼤于⼄料的10%。(注：⽤户若需稀释聚氨酯，必须使⽤本公司配套的稀释剂。若购买市场⼆甲苯、汽油等其它稀释剂，造成的质量问题，本公司概不负责。)
2.⽓孔、⽓泡：材料搅拌⽅式及搅拌时间未使材料拌合均匀；施⼯时应采⽤功率、转速不过⾼的搅拌器。另⼀个原因是基层处理不洁净，做涂膜前应仔细清理基层，不得有浮砂和灰尘，基层上更不应有孔隙，涂膜各层出现的⽓孔应按⼯艺要求处理，防⽌涂膜破坏造成渗漏。
3.起⿎：基层有起⽪、起砂、开裂、不⼲燥，使涂膜粘结不良；基层施⼯应认真操作、养护，待基层⼲燥后，先涂底层涂料，固化后，再按防⽔层施⼯⼯艺逐层涂刷。
4.涂膜翘边：防⽔层的边沿、分项刷的搭接处，出现同基层剥离翘边现象。主要原因是基层不洁净或不⼲燥，收头操作不细致，密封不好，底层涂料粘结⼒不强等造成翘边。故基层要保证洁净、⼲燥，操作要细致。
5.破损：涂膜防⽔层分层施⼯过程中或全部涂膜施⼯完，未等涂膜固化就上⼈操作活动，或放置⼯具材料等，将涂膜碰坏。划伤。施⼯中应保护涂膜的完整。
6.施⼯时应注意防⽕，施⼯⼈员应采取防护措施，施⼯现场要求通风良好，以防溶剂中毒。
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