PU橡胶的发展及其应用

PU橡胶的发展及其应用
PU橡胶简称PU惠州空气质量橡胶,是一种分子链中含有较多氨基甲酸酯(-NHCOO- )特性基团的弹性聚合物,它是以平均相对分子质量6004000的长链多元醇、扩链剂和多异氰酸酯为原料制得的。由于共聚物分子结构中存在硬、软两种嵌段结构,同时它在化学结构上没有或很少有化学交联,分子链基本上是线性的,但存在一定量的物理交联,所以PU橡胶是一种既有橡胶弹性又有塑料热塑性的高分子材料。PU橡胶最大特点是在硬度范围内保持较高的弹性,伸长率可达400%1000%,耐磨性约为天然橡胶的310倍,具有良好的机械强度、耐油性和耐臭氧性, 低温性能也很出。其应用面很广,因此一经问世便迅速发展。
一,PU橡胶的出现
1849年德国化学家沃尔茨用烷基硫酸盐与氰酸钾进行复分解反应合成了烷基异氰酸酯。接着化学家霍夫曼在1850年成功合成了苯异氰酸酯,后来,亨切尔等人在1884年合成了异氰酸酯。李祥祥 背景
在当时异氰酸酯并没有到什么利用价值,也没有运用于高分子化学合成。德国化学家拜耳
和实验室的同事进行了反复研究,发现异氰酸酯可以合成聚氨酯和聚脲化合物,可是实用性依然不大。1933年,美国杜邦公司的卡罗瑟斯发明了尼龙”,刺激了德国。当时德国想尽快发明一种能与其抗衡的产品。这也加速了那时的拜耳对聚氨酯的研发工作,他们发现链状的聚氨酯具有热塑性、可纺性,能制成塑料和纤维。当时,商品名为Agamid U Perl on U
二,PU橡胶的发展及前景
根据加工方式的不同,PU橡胶可分为浇注型、混炼型和热塑型三种,我国PU橡胶研发始于20世纪60年代初。70年代中期,混炼型PU橡胶实现了工业化生产,浇注型和热塑型PU橡胶也相继开发成功。80年代后,随着较先进的反应注射成型生产线和双螺杆塑胶生产线陆续引进,国内PU橡胶生产迅速发展,制品品种、生产能力及产量都成倍增长,技术水平明显提高。
三种加工方式之中,热塑性聚氨酯(TPU)发展最快,占聚氨酯总量的24%左右;浇注型聚氨酯(CPU)品种最多,产量最大,是一种应用范围很广的液体橡胶,约占65%,其物理机械性能十分优良,加工工艺简便,制品硬度可通过配方调整在较宽的范围内任意改变;混
炼型聚氨酯重庆智障学校(MPU)的产量最小,仅占总量的10%左右,其最大优点是能采用通用橡胶机械加工成型,添加炭黑等填充剂也很容易,但从总体上看,其物理机械性能不如 CPUTPU,硬度调节范围也较窄。
由于毛远建PU橡胶具有非常良好的综合性能,因此应用领域十分广泛,几乎遍及工业、农业、医疗、国防等各个方面:在矿山、冶金等行业的应用,如筛板、摇床等;在机械工业方面的应用,如胶辊、 胶带、 密封件等;在汽车工业方面的应用,如轮胎、密封圈等;在轻工业方面的应用如聚氨酯鞋底料、聚氨酯合成革、聚氨酯纤维;在建筑工业方面的应用,如防水材、铺装材、灌封材等。
三、PU橡胶的应用
绿环保PU塑胶跑道
塑胶跑道是现代田径场地中不可缺少的重要设施,与传统的土质跑道相比,它具有良好的弹性、防滑性、耐磨性、吸震性,场地护理容易、彩鲜明、美观整齐等优点。鉴于此,塑胶跑道问世不久即迅速被各田径场地所采用,近年来一些大学、中学也在广为使用。但
是,在我国,塑胶跑道也存在的问题许多方面的问题,例如,冲击吸水性能和垂直变形性能偏低,这样就致使一些项目的运动员容易受伤。为解决此问题,一些科学家从改善粘合剂的性能、改变弹性颗粒的比例和材料等多方面对它进行了改进,但效果都不明显,未能达到预期的目的。
2012年发展起来的一项全新的新颖的绿环保型PU塑胶跑道,主要技术包括采用一种新型的面层橡胶颗粒,即采用氯化丁基再生胶层状硅酸盐纳米复合材料制作面层橡胶颗粒,而基层则是采用一种新型的原位改性废橡胶粉复合材料经压制成塑胶块,聚氨酯胶粘荆也是自行研制而成。由这三部分组成一种具有良好冲击吸收性能和垂直变形性能的高弹轻质跑道。这种高弹轻质塑胶跑道构成中包括面层和基层,基层由粘合剂和原位改性废橡胶复合材料加工成塑胶块。其特别之处是塑胶块具有发泡弹性体。这种高弹轻质塑胶跑道所述面层厚度为3—5mm,所述基层厚度为5—30mm
该项技术的经济、社会、环保效益是十分重大的,它的成功有力地促进我国废旧橡胶循环利用的进展,促进我国废旧橡胶向胶粉化进展。同时,也对PU塑胶跑道绿化、环保型、优质低成本化起起到了一定的促进作用。
PU在减震制品中的应用
随着现代工业的飞速发展,震动和噪音已经成为各个领域的严重问题。因此,必须采取措施减少震动源的震动和隔离震动的传递。震制品,尤其是橡胶减震制品作为实际应用中最广泛、最有效的方法之一,它有效地隔离震动与激发源,并且能够缓和震动体的震动。因而,被广泛地应用于各种机动车辆、轨道交通、公路、船舶、桥梁、建筑工程以及深海管道保护等方面。
与其他橡胶相比,PU橡胶具有其独特的性能, 它与二烯类橡胶相比较具有耐磨性、抗切割和撕裂性、较宽的硬度范围、高的负载性、抗微生物性、耐油、无污染、低或高回弹性、抗臭氧性等优点。浇注性PU橡胶的通用性是其他橡胶所无法比拟的,通常我们可以对某一性能加以改进而维持其他性能不变。例如,可以调整配方制备高硬度、低回弹性的弹性体,或低硬度、高回弹性的弹性体;可以使其屈挠寿命最长或撕裂强度最大而不会过多牺牲其在各种硬度下和压缩永久变形。
国内橡胶隔震技术相关产品的研发和应用比日本和美国起步晚,但是近几年在建筑隔震技术方面已经进行了深入研究,其设计原理和相关产品已通过实际使用考验。SPS作为一种
有效地隔震技术被广泛的应用于建筑和桥梁的减震,隔震等方面。依据SPS技术制造的聚氨酯夹层结构板.它是在两层钢板之间注入聚氨酯弹性体与钢板表层牢固粘接而形成的复合结构件。与钢板相比,夹层板材具有结构简单质量轻加工方便抗冲击耐疲劳减震消音隔热等优点,可承受较大外力,它可以替代钢质构件应用于桥梁高层建筑等领域.具有优良的减震效果。聚氨酯夹层结构板独特的性能表现在:
a与钢材相比,SP8复合板材具有质量轻,抗冲击减,震减,缓应力集中和耐疲劳消音隔热等优点,可替代钢质构件应用于船舶,渡桥和高层建筑等领域。
b结构简单方便预制,可减少焊接数量和时间减少施工工作量。
c可替代钢材实现快速修理舰船和桥梁。
目前隔震橡胶支座的配方设计和制造工艺都比较成熟。但主体橡胶材料的选用是当前研究的热点,采用聚氯酯橡胶的SPS结构板在船舶,桥梁以及建筑方面都展现了巨大的应用前景。在聚氯酯/钢复合材料中,聚氨酯弹性体具有足够的韧性。在受到碰撞冲击等非常态载荷时.韧性好的聚氯酯,能充分吸收能量,减振缓冲,传递金属面板所承受的横向力,
使金属层能承受巨大的横向力不产生裂纹。在金属已形成裂纹的情况下,聚氨酯芯材能分散金属层裂纹所集中的应力,防止疲劳裂纹的蔓延,使复合板在较强的冲击载荷下不断裂。所以聚氨酯夹层复合板是今后减震,隔震技术发展的新方向,具有广阔的市场前景。
PU常熟理工学院学报翻新轮胎
1、国内PU翻新轮胎技术发展概况
在我国,PU翻新轮胎的发展是和PU轮胎的发展分不开的。青岛科技大学于金斯伯格1992年进行过PU浇注充气轮胎的系统研究工作,并于1998年制造出PU浇注充气轮胎成品,参照橡胶轮胎相关国家标准对该轮胎进行了轮胎室内试验。虽然该项目已于1999年通过了国家验收,但仍存在耐久性差等很多技术问题,有待进一步解决。齐齐哈尔大威轮胎厂研制成功PU/橡胶复合轮胎,于1991年通过鉴定。这种复合轮胎是以新、旧轮胎胎体为基体,浇注上一层一定厚度的高耐磨、低变形、抗刺扎的PU胎面制作而成,但由于未能解决工业化生产中PU胎面与不同橡胶胎体间的粘合问题,至今未能实现产业化生产。广州华工百川科技股份有限公司已于2005125日通过了新型PU/橡胶复合绿轮胎技术的鉴定,目前已在杭州悍马科技有限公司建立了20万套PU/橡胶复合绿叉车轮胎的生产基地,并已生产出产
品,形成销售。该轮胎的耐磨性能达到普通橡胶轮胎的23倍,用户反映良好。华工百川提出了PU/橡胶复合预硫化胎面翻新轮胎技术,并具有自主知识产权。
2、国外PU翻新轮胎技术发展概况
尽管在全世界用PU弹性体作胎面的翻胎技术尚未得到广泛的应用,但随着PU弹性体轮胎生产技术的不断改进和日趋完善以及其各种材料成本的不断下降,PU翻新轮胎技术也取得了一定的进展。
早在20世纪末就有报道说,英国CIL公司及美国Synair公司用4年时间开发了以PU材料翻新载重汽车轮胎的原料体系,该体系包括一种PU弹性体外胎面,据称可使翻新轮胎的寿命延长1倍,这种翻新轮胎能行驶14万~16km,如用橡胶胎面只能行驶7万~8kmCIL公司已申请了专利。美国艾美来公司最近宣布,其在用PU作载重汽车轮胎胎面的翻新技术研究方面取得了积极的成果。实验室和使用试验表明,胎面与胎体的粘合符合翻胎工业粘合的要求。很多结果表明,这种翻胎技术在翻胎工业中具有竞争力。

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