一种聚氨酯弹性体制备论文

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小分子气体的扩散,防止材料的熔融滴落,此外,气源释放的不可燃气体能够捕获自由基,并进一步稀释了材料周围的可燃气体以及氧气的浓度,降低材料持续燃烧的可能性。

1.7聚氨酯弹性体研究发展概况

1.7.1国外聚氨醋弹性体的研究发展概况

早在1849年德国化学家伍尔兹就制得了脂肪族异氰酸酯。1850年德国化学家霍夫曼合成了苯基异氰酸酯。但是,直到1937年后德国法本公司(l.G.Farben,Bayer公司的前身)的奥托·拜尔(Otto Bayer)博士才首先将异氰酸酯用于聚氨酯合成。他用六甲基二异氰酸酯(HDI和1,4一丁二醇反应制得了被命名为Iamid一U的聚氨酯纤维。并用甲苯二异氰酸酯和各种多元醇反应得到了聚氨酯弹性体。1942年聚己二酸多元醇酯和二异氰酸酯合成的,具有氨基甲酸酯交联结构,据称,同年英国ICI公司采用聚酯和MDI制得了被命名为瓦尔卡普轮一A(Vul一caprene-A)的混炼型聚氨酯橡胶。聚氨酯的工业化也是从德国首先开始的。1941年一1942年Bayer公司开始正式生产,并建立了能力为月产10t的装置,生产硬泡、涂料和粘合剂等聚氨酯产品。1947年开发了首台生产聚氨酯泡沫塑料的机器,1950年后开始生产混炼型聚氨酯(MPC)和浇注型聚氨醋(CPU),商品牌号为Vulkollan。可以说德国为世界聚氨酯的发展奠定了化学和工业的基础。

美国在20世纪40年代初期就开始异氰酸酯和聚氨酯合成研究,并取得了进展,但应用开发没有引起重视。直到第二次世界大战结束时,美国对德国的技术和情报进行考察后,这一新领域才引起美国科学家和企业家的极大兴趣,从此加快了开发步伐,并不断取得丰硕成果。1952年固特异(Gooodyear)、纳赫(Lackhead)和杜邦(Du Pont)三家公司合作实现了TDI的商品化,为聚氨酯的开发创造了条件。1953年实现了软质聚氨酯制泡沫塑料(简称聚氨酯软泡)生产,次年便开始用一步法生产软泡,以取代床垫和座垫中的乳胶泡沫。随后,Goodyear公司研制成功一种异氰酸酯硫化的聚氨酯混炼胶Chemiqun一sL。1954年和1959年DuPont公司相继推出了四氢吠喃聚醚型混炼胶Adiprene一B和浇注胶Adiprene一L,并逐渐用CPU替代硬质橡胶。在此期间,通用(General)轮胎与橡胶公司开发出另一种混炼胶Genthane一s。1959年四氢吠喃聚醚和MDI进人市场。随后,MDI混炼胶、浇注胶和热塑胶实现了商品化,1960年古德里奇(Goodrich)首先实现了热塑性聚氨酯

TPU)的工业生产,其商品牌号为Ethane。1961年Mobay公司实现了半热塑性聚氨酯的商品化,其牌号为Texin。上世纪60年代初该公司还首先开发出MDI型预聚体及其浇注胶,其商品牌号为Multrathane-F。随着MDI和CFC的问世,用模塑发泡生产整皮泡沫制品的技术开发成功,加快了聚氨酯微孔弹性体的开发和应用。总之,到了20世纪60年代,美国从原料生产到聚氨酯及其制品的开发与加工逐渐形成了一个完整的工业体系,并在世界聚氨酯工业中取得了领先地位。

日本聚氨酯工业主要是通过技术引进和与外国公司合资开发展起来的。20 世纪60 年代初开始生产聚氨酯并逐渐形成了自己的特色。其一,聚氨酯弹性体在聚氨酯中的比重比欧美各国高得多;其二,在弹性体中低模量聚氨酯〔如涂膜防水材、铺地材、微孔弹性体等)占的比重很大。1990年日本聚氨酷消费量达到62.5万t之后,年消费量不仅没有增长,反而下降。19%年降至40.62万t,但原料过剩,出口增加。

世界聚氨酯弹性体工业在经过了几个不同时期的发展后,到20世纪末,己进人“稳定发展”和“高新技术开发”的时期,它的技术水平、工艺技术、设备、自动控制、以及产品的性能,都已达到了一个相当的水平。也就是国外有关人士所说的聚氨酯弹性体的发展,己达到了它的“顶峰”时期,出现了一段相对较长稳定的时期。尽管如此,但也可能随着某些“高新技术”开发成果的应用,会打破这种格局,可能出现“跃进”式的发展。正如国外有关人士认为,随着聚氨酯轮胎的“正式登场”应用,将使得聚氨酯弹性体的“现有产量”提高几倍以上,这就是世界聚氨酯弹性体的一种趋势。据最新报道,艾美莱泰公司研制出一种胶料,实验数据显示,用这种胶料生产的聚氨酯轮胎的安全性能和使用性能达到和超过了橡胶轮胎。通过进一步的研究,胎面的耐磨性、轮胎的磨损均匀性以及轮胎滚动阻力指标还可以进一步改善,固特异公司和艾美莱泰公司准备联合开发聚氨酯轮胎,,据固特异公司宜称真正实现聚氨酯轮胎的商业化生产还需几年的时间。但通过几年的开发研究,聚氨酯轮胎的前景无异是美好的。 1.7.2国内聚氨酯弹性体的研究现状

我国自20世纪05年代末就开始了聚氨酯弹性体的研究工作,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人生产,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,聚酯型聚氨醋弹性体开始小规模生产。那时的产品主要用于国防工业及尖端科研领域,如作为导弹和人造卫星的配套材料等。从20世纪80年代起,中国的聚氨酯工业进人篷勃发展时期,聚氨酯制品品种、生产能力及产量成倍增加,生产技术水平显著提高,应用部门日趋扩大,从国防航天部门到冶金、石油、汽车、选矿、水利、纺织、印刷、医疗、体育、粮食加工、建筑等众多工业部门。科技队伍不断扩大,生产设备和测试仪器也日趋完善。从上世纪90年代至本世纪初,聚氨酯弹性体的适用范围进一步扩大,产品品种及产量稳步增长,原材料、新技术、先进设备正在协调配套生产,已成为21世纪初的一个朝阳产业。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,新品种、新产品、新工艺不断涌现出来,其应用范围进一步扩大。 1.7.3 今后我国的研发方向和重点

尽管我国在聚氨酯弹性体方面取得了巨大的进步,但我国的情况与世界相比还有很大的差距,不论在产量上还是在技术水平上,与国外都存在较大的差距。 许多国外早就有的,国内到目前还没有,国外正在研究开发的,国内还没有着手开发。同时,国内经济的发展,又给聚氨酯弹性体提供了更多的应用市场,国内的潜在市场相当大,关键就在于投资开发。根据我国经济的现状,国家不投资,行业又没有形成有实力的经济实体集团,开发力量比较薄弱,只能从市场的实际需要入手,开展多层次的应用开发,并且,绝大多数可参照国外新技术进行应用开发。无溶剂喷涂型聚氨酯弹性体、高性能的特种多异氰酸酯型聚氨酯弹性体、强化功能的改性聚氨酯弹性体、聚氨酯轮胎、环化只聚多异氰酸酯类聚氨酯弹性体等几个方面是我国重点研究和开展的方向。

第二章 实验

2.1实验原料与仪器

2.1.1主要原料

表2.1.1原料表

原料名称 生产厂家 聚醚三元醇 可利亚多元醇南京有限公司 聚醚二元醇

聚酯二元醇(1975)

甲苯二异氰酸酯 烟台万华聚氨酯有限公司 MOCA 丙三醇 乙醇胺 三乙醇胺

三乙烯二胺 美国空气化工产品公司 二月桂酸二丁基锡 UL-32

DMMP 扬州晨化新材料股份有限公司 TCEP

纳米级碳酸钙 甲苯 二正丁胺

盐酸 自配 溴酚蓝 自配 无水碳酸钠

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