聚氨基甲酸酯

編輯本段聚氨基甲酸酯

基本信息

　　中文名：聚氨基甲酸酯；聚氨酯 拼音：jù ān jī jiǎ suān zhǐ 　　前言聚氨酯全稱為聚氨基甲酸酯 ,是主鏈上含有重復氨基甲酸酯基團 (NHCOO )的大分子化合物的統稱。它是由有機二異氰酸酯或多異氰酸酯與二羥基或多羥基化合物加聚而成。聚氨酯大分子中除了氨基甲酸酯外 ,還可含有醚、酯、脲、縮二脲 ,脲基甲酸酯等基團。聚氨酯的結構 　　英文名：polyurethane

研發歷史

　　聚氨酯(簡稱PU)是由多異氰酸酯和聚醚多元醇或聚酯多元醇或/及小分子多元醇、多元胺或水等擴鏈劑或交聯劑等原料制成的聚合物。通過改變原料種類及組成，可以大幅度地改變產品形態及其性能，得到從柔軟到堅硬的最終產品。聚氨酯制品形態有軟質、半硬質及硬質泡沫塑料、彈性體（聚氨酯彈性體簡稱為TPU）、油漆涂料、膠粘劑、密封膠、合成革涂層樹脂、彈性纖維等，廣泛應用于汽車制造、冰箱制造、交通運輸、土木建筑、鞋類、合成革、織物、機電、石油化工、礦山機械、航空、醫療、農業等許多領域。 　　1937年德國Otto Bayer教授首先發現多異氰酸酯與多元醇化合物進行加聚反應可制得聚氨酯，并以此為基礎進入工業化應用，英美等國1945～1947年從德國獲得聚氨酯樹脂的制造技術于1950年相繼開始工業化。日本1955年從德國Bayer公司及美國DuPont公司引進聚氨酯工業化生產技術。20世紀50年代末我國聚氨酯工業開始起步，近十幾年發展較快。

制備來源

　　由二元或多元異氰酸酯與二元或多元羥基化合物作用而成的高分 子化合物。 　　聚氨基甲酸酯，是分子結構中含有—NHCOO—單元的高分子化合物，該單元由異氰酸基和羥基反應而成，反應式如下： 　　-N=C=O+HO-→-NH-COO- 　　聚氨酯的發現：20世紀30年代，德國Otto Bayer 首先合成了TPU。在1950年前后，TPU作為紡織整理劑在歐洲出現，但大多為溶劑型產品用于干式涂層整理。20世紀60年代，由于人們環保意識的增強和政府環保法規的出臺，水系TPU涂層應運而生。70年代以后，水系PU涂層迅速發展，PU涂層織物已廣泛應用。80年代以來，TPU的研究和應用技術出現了突破性進展。與國外相比，國內關于PU紡織品整理劑的研究較晚。

主要用途

　　根據所用原料的不同，可有不同性質的產品，一般為聚酯型和聚醚型兩類。可用于制造塑料、橡膠、纖維、硬質和軟質泡沫塑料、膠粘劑和涂料等。

生產規模

　　經過60多年的發展，聚氨酯已成為一種重要的合成樹脂品種。世界聚氨酯消耗量1999年估計達7.7Mt，2000年聚氨酯總產量達到8.5Mt。近年來亞太地區成為世界聚氨酯工業發展最快的地區，而中國又是最具發展潛力的國家。據估計，1998年聚氨酯制品總產量約為770kt(扣除溶劑后約為555kt)，2000年約為920kt，預計到2005年聚氨酯材料需求量將達1.4～1.5Mt。

生產技術

　　20世紀40年代，德國Bayer實驗室用二異氰酸酯及多元醇 為原料，制得了硬質泡沫塑料等聚氨酯樣品。美國于1946年起開展了硬質聚氨酯泡沫塑料的研究，產品用于飛機夾心板材部件。1952年，Bayer公司報道了聚酯型軟質聚氯酯泡沫塑料中試研究成果；1952～1954年，又開發連續方法生產聚酯型軟質聚氨酯泡沫塑料技術，并開發了相應的生產設備；1961年，采用蒸氣壓較低的多異氰酸酯PAPI制備硬質聚氨酯泡沫塑料，提高了硬質制品的性能和減少了施工時的毒性，并應用于現場噴涂工藝，使硬質泡沫塑料的應用范圍進一步擴大。由于價格較低的聚醚多元醇在60年代的大量生產，以及一步法和連續法軟泡生產工藝及設備的開發，聚氨酯軟泡獲得應用。60年代中期，冷熟化半硬泡和自結皮模塑泡沫被開發，70年代在高活性聚醚多元醇的基礎上開發了冷熟化高回彈泡沫。70年代開發了聚氨酯軟泡的Maxfoam平頂發泡工藝、垂直發泡工藝，使塊狀聚氨酯軟泡的工藝趨于成熟。后來，隨著各種新型聚醚多元醇及勻泡劑的開發，還開發了各種模塑聚氨酯泡沫塑料。

產品應用

　　目前聚氨酯泡沫塑料應用廣泛。軟泡沫塑料主要用于家具及交通工具各種墊材、隔音材料等；硬泡沫塑料主要用于家用電器隔熱層、屋墻面保溫防水噴涂泡沫、管道保溫材料、建筑板材、冷藏車及冷庫隔熱材等；半硬泡沫塑料用于汽車儀表板、方向盤等。市場上已 有各種規格用途的泡沫塑料組合料(雙組分預混料)，主要用于(冷熟化)高回彈泡沫塑料、半硬泡沫塑料、澆鑄及噴涂硬泡沫塑料等。 　　聚氨酯彈性體可在較寬的硬度范圍具有較高的彈性及強度、優異的耐磨性、耐油性、耐疲勞性及抗震動性，具有“耐磨橡膠”之稱。聚氨酯彈性體在聚氨酯產品中產量雖小，但聚氨酯彈性體具有優異的綜合性能，已廣泛用于冶金、石油、汽車、選礦、水利、紡織、印刷、醫療、體育、糧食加工、建筑等工業部門。 　　PU是聚氨酯，PU皮就是聚氨酯成份的表皮。現在服裝廠家廣泛用此種材料生產服裝，俗稱仿皮服裝.PU 是英文polyurethane的縮寫，化學中文名稱 聚氨酯 其質量也有好壞，好的包包多采用進口PU 革 　　PU配皮是一般其反面是牛皮的第二層皮料，在表面涂上一層PU樹脂，所以也稱貼膜牛皮。其價格較便宜，利用率高。其隨工藝的變化也制成各種檔次的品種，如進口二層牛皮，因工藝獨特，質量穩定，品種新穎等特點，為目前的高檔皮革，價格與檔次都不亞于頭層真皮。 　　PU皮與真皮包各有特點，PU皮包外觀漂亮，好打理，價格較低，但不耐磨，易破；真皮價格昂貴，打理麻煩，但耐用。

編輯本段聚氨酯涂層劑

　　聚氨酯涂層劑是當今發展的主要種類，它的優勢在于：涂層柔軟并有彈性；涂層強度好，可用于很薄的涂層；涂層多孔，具有透濕和通氣性能；耐磨，耐濕，耐干洗。 其不足在于：成本 較高；耐氣候性差；遇水、熱、堿要水解。 　　TPU涂層劑按組成分類有：聚酯系聚氨酯；聚醚系聚氨酯；芳香族異氰酸酯系聚氨酯；脂肪族異氰酸酯系聚氨酯。按使用上采用的介質分為溶劑類和水系類。 　　在大分子主鏈上含有—NHCOO—基團的重復結構單元的聚合物統稱為聚氨基甲酸酯，簡稱聚氨酯（PU）。它是由有機多異氰酸酯與聚醚型或聚酯型多元醇反應制得。人們常見的聚氨酯塑料多以軟、硬泡沫體的形式出現。

硬質聚醚型塑料

　　（Rigid Polyether Polyurethane Foams) 　　理化性質 　　密度：0.04～0.06g/cm3，拉伸強度：0.147MPa，彎曲強度：0.196MPa，導熱系數：0.035W/(m.K) 。該制品最大特點是：可根據具體使用要求，通過改變原料的規格、品種和配方，合成所需性能的產品。該產品質輕（密度可調），比強度大，絕緣和隔音性能優越，電氣性能佳，加工工藝性好，耐化學藥品，吸水率低，加入阻燃劑，亦可制得自熄性產品。該材料與聚醚型同一密度的硬泡相比，有較高的拉伸強度和較好的耐油、耐溶劑和耐氧化性能，但聚酯粘度大，操作較困難。 　　主要用途 　　主要用于冷庫、冷罐、管道等部門作絕緣保溫保冷材料，高層建筑、航空、汽車等部門做結構材料起保溫隔音和輕量化的作用。超低密度的硬泡可做防震包裝材料及船體夾層的填充材料。

軟質聚醚型塑料

　　（Flexible Polyether Polyurethane Foams） 　　理化性質 　　密度：0.03～0.07g/cm3 ，拉伸強度：8.83～117kPa ，伸長率（%）：150～300。彎曲強度：0.196MPa，導熱系數：0.034～0.041W/(m.K)。熔點（℃）：170～190。 　　主要用途 　　不同密度的軟泡沫塑料，其主要用途有些差別。軟質聚酯型聚氨酯泡沫塑料（Flexible Polyester Polyurethane Foams）主要用作服裝、鞋帽襯里，墊肩和精密儀器的防震包裝等。

編輯本段行業發展

　　縱觀世界范圍，西方發達國家聚氨酯行業早已進入成熟發展時期，進入創新研究發展階段；亞洲市場增長迅速，眾多跨國化工企業已將業務重點和研發中心紛紛轉移至亞洲甚至中國市場；中東地區聚氨酯市場發展尚處起步階段。 　　總的來說，由于近十幾年國民經濟的高速發展，中國聚氨酯工業，包括從基本原料到制品和機械設備，已具有相當的規模。2005年中國聚氨酯產量約300萬噸，產值約600億元，比2001年的122萬噸、約200億元分別增長了146%和200%，產量年均增長率高達25%，產值年均增長率在30%以上。2005年，中國消費了51萬噸MDI、36萬噸TDI和88.9萬噸聚醚多元醇。隨著聚氨酯的廣泛應用，其原料的需求也大幅增長。 　　目前，已有眾多中外企業涉足聚氨酯行業，如煙臺萬華、上海華誼、高橋石化、上海氯堿化工、北方化學、上海聯景集團等均占有自己的一席之地，而國外聚氨酯企業包括拜耳、巴斯夫、亨斯邁、陶氏化學、GE、科聚亞、德固賽等知名公司也有一定的市場，中國市場的誘惑力更吸引了馬來西亞、印度、日本、韓國等國的客戶和廠商。 　　近十年來，雖然中國聚氨酯的年均增長率為GDP的兩倍，但中國人均聚氨酯的消費量仍未達到世界平均水平。2004年中國人均MDI的消費量為0.35千克，而世界平均水平為0.51千克。按人均GDP發展和聚氨酯增長率推算，中國聚氨酯產業仍處于快速增長時期。 　　未來中國聚氨酯工業的發展將主要受五大方面的拉動，即人口總量、汽車工業、建筑節能、環保要求的提高以及休閑娛樂業。“十一五”期間中國PU產品消費量，將保持15%的年平均增長率，屆時，中國將是全球最大PU產品制造和消費中心。

編輯本段施工工藝

適用范圍

　　各種設有防護層的屋面防水工程，衛生間、地下建筑防水工程等。

施工準備

　　1.主體材料： 　　甲組份（預聚體） 　　乙組份（固化體） 　　2.施工工具： 　　

名稱	用途	名稱	用途
電動攪拌機	混合甲、乙料用	油漆刷	刷底膠用
拌料桶	混合甲、乙料用	滾動刷	刷底膠用
小型油漆桶	裝混合料用	小抹子	修補基層用
塑料刮板	涂刮混合料用	油工鏟刀	清理基層用
鐵皮小刮板	在復雜部位涂刮混合料	墩布	清理基層用
橡膠刮板	涂刮混合料用	50kg磅秤	配料稱量用

工藝流程

　　基層表面處理→涂聚氨酯底涂料→局部增強→涂刮聚氨酯涂料一、二、三遍→表面保護或修飾

基層要求及處理

　　1.防水基層應按設計要求用1∶3 的水泥砂漿抹成1/50 的泛水坡度，其表面要抹平壓光，不允許有凹凸不平、松動和起砂掉灰等缺陷存在。排水口或地漏部位應低于整個防水層，以便排除積水。有套管的管道部位應高出基層表面20mm 以上。陰陽角部位應做成半徑10mm 的小圓角，以便涂料施工。 　　2.所有管件、衛生設備、地漏或排水口等必須安裝牢固，接縫嚴密，收頭圓滑，不得有任何松動現象。 　　3.施工時，傳統聚氨酯防水涂料施工時，防水基層應基本呈干燥狀態，含水率小于9%為宜，其簡單測定方法是將面積為1㎡、厚度為1.5～2.0mm 的橡膠板覆蓋在基層面上，放置2～3 小時，如覆蓋的基層表面無水印，緊貼基層一側的橡膠板又無凝結水印，根據經驗說明其含水率已小于9%， 符合施工要求。西安雨中情防水材料有限責任公司生產的911型聚氨酯涂料無這項要求，只要基層無明水即可施工。 　　4.施工前，先以鏟刀和掃帚將基層表面的突起物、砂漿疙瘩等異物鏟除，并將塵土雜物徹底清掃干凈。對陰陽角、管道根部、地漏和排水溝口等部位更應認真清理，如發現有油污、鐵銹等，要用鋼絲刷、砂紙和有機溶劑等將其徹底清除干凈。

施工要求

　　1.涂布底膠：此工序相當于傳統瀝青防水施工涂刷冷底子油，其目的是隔斷基層潮氣，防止防水涂膜起鼓脫落；加固基層，提高涂膜與基層的粘結強度，防止涂層出現針氣孔等缺陷。我公司建議用聚氨酯底膠作為基層處理。 　　聚氨酯底膠的配制：將聚氨酯甲料、乙料按比例1：2～3（重量比）配合(其它涂層按產品規格規定比例配合)。當乙料較稠時，可用專用稀釋劑稀釋，切不可用含酸性或含油性稀釋劑稀釋，以免影響原產品質量。在配制時，應先把乙料稀釋攪拌2-3分鐘，如不需稀釋，可直接用甲乙組分配和攪拌5-10分鐘，把攪拌器提起，可見到均勻液體慢慢滑自容器為佳，同時應注意，打開料應立刻蓋嚴，以免凝固報廢，混合料應根據實際用量，即配即用。（注意：991型施工混合時應將甲料倒入乙料中進行攪拌，與911型、851型相反） 　　2.局部增強：對伸縮縫、控制縫、陰陽角、管道縫等處，可由一層加筋布增強，固化后再進行整體防水施工。 　　3.第一遍涂層施工：在底膠基本干燥固化后，用塑料或橡膠刮板均勻涂刮一層涂料，涂刮時要求均勻一致，不可過厚或過薄，涂刮厚度一般為0.8mm左右為宜。開始涂刮時，應根據施工面積大小、形狀和用料，統一考慮施工退路和涂刮順序。 　　4.第二遍涂層施工：在第一遍涂層基本固化后，再在其表面刮涂第二遍涂層，涂刮方法同第一遍涂層。為了確保防水工程質量，涂刮的方向必須與第一層的涂刮方向垂直。重涂時間的間隔，由施工時的溫度和涂膜固化的程度（以手觸不粘）來確定。 　　5.在第二遍涂膜固化后，再按上述方法涂刮第三遍涂膜。 　　6.鋪貼保護層或飾面材：在第三遍涂膜施工完畢又未完全固化時，可在其表面稀撒上少量干凈的砂粒（直徑不大于2mm），以增加涂膜層與將要覆蓋的水泥砂漿之間的粘結能力。當涂膜固化完全和檢查驗收合格后，即可抹水泥砂漿保護層或粘貼面磚，馬賽克等飾面層。 　　7.兩布三涂的施工工藝：這種工藝目前市場采用不是很多，這種工藝的操作方法是：按照上述的描述對于基層等的處理是一樣的，在涂刷完第一遍過后，將玻璃絲網格布均勻鋪貼在上面，靠聚氨酯的粘接力將其粘牢，第一遍干燥后按同樣的方法進行第二遍，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。衛生間、廚房及屋面的施工方法一致。需要注意的是玻璃絲網格在鋪貼時要求平整，由于衛生間的空間相對較小，在進行網格布鋪貼時應對其進行前期處理。其他要求同聚氨酯傳統施工工藝要求一致。

注意事項

　　1.當涂料粘度過大，不便進行刮涂施工時，可加入少量的專用稀釋劑進行稀釋，以降低粘度， 加入量不得大于乙料的10%。(注：用戶若需稀釋聚氨酯，必須使用本公司配套的稀釋劑。若購買市場二甲苯、汽油等其它稀釋劑，造成的質量問題，本公司概不負責。) 　　2.氣孔、氣泡：材料攪拌方式及攪拌時間未使材料拌合均勻；施工時應采用功率、轉速不過高的攪拌器。另一個原因是基層處理不潔凈，做涂膜前應仔細清理基層，不得有浮砂和灰塵，基層上更不應有孔隙，涂膜各層出現的氣孔應按工藝要求處理，防止涂膜破壞造成滲漏。 　　3.起鼓：基層有起皮、起砂、開裂、不干燥，使涂膜粘結不良；基層施工應認真操作、養護，待基層干燥后，先涂底層涂料，固化后，再按防水層施工工藝逐層涂刷。 　　4.涂膜翹邊：防水層的邊沿、分項刷的搭接處，出現同基層剝離翹邊現象。主要原因是基層不潔凈或不干燥，收頭操作不細致，密封不好，底層涂料粘結力不強等造成翹邊。故基層要保證潔凈、干燥，操作要細致。 　　5.破損：涂膜防水層分層施工過程中或全部涂膜施工完，未等涂膜固化就上人操作活動，或放置工具材料等，將涂膜碰壞。劃傷。施工中應保護涂膜的完整。 　　6.施工時應注意防火，施工人員應采取防護措施，施工現場要求通風良好，以防溶劑中毒。 　　7.如發現工料有沉淀現象，應攪拌均勻后再使用，以免影響質量 　　8.甲、乙兩種材料均為鐵桶包裝，易燃、有毒，貯存時應密封，放在陰涼、干燥、無強日光直曬的場地。 　　9.施工溫度宜在5℃以上。

編輯本段用作鯊魚皮泳衣

　　鯊魚皮泳衣是人們根據其外形特征起的綽號，它的核心技術在于模仿鯊魚的皮膚。生物學家發現，鯊魚皮膚表面粗糙的V形皺褶可以大大減少水流的摩擦力，使身體周圍的水流更高效地流過，鯊魚得以快速游動。快皮的超伸展纖維表面便是完全仿造鯊魚皮膚表面制成的。此外，這款泳衣還充分融合了仿生學原理：在接縫處模仿人類的肌腱，為運動員向后劃水時提供動力；在布料上模仿人類的皮膚，富有彈性。實驗表明，鯊魚皮的纖維可以減少3% 水的阻力，這在1%秒就能決定勝負的游泳比賽中有著非凡意義。根本原因：“鯊魚皮”使用了能增加浮力的聚氨酯纖維材料。

編輯本段相關新聞

　　公安部官員談上海大火：保溫材料燃后放毒奪命 　　2010年11月17日據調查，調查組稱違規使用大量聚氨酯泡沫等易燃材料，是導致上海教師樓大火迅速蔓延的重要原因。這種材料一旦燃燒就會產生含有劇毒氰化氫的氣體，人吸入一口就會死亡。2008年深圳舞王俱樂部火災，濟南奧體中心體育館兩次火災等均與外墻保溫材料有關。公安部消防局副局長朱力平呼吁有關部門應盡快出臺規定，杜絕聚氨酯等用于外墻保溫和室內裝修。 　　截至11月17日，上海“11·15”特別重大火災事故已經奪去了53條鮮活的生命，還有70人正在醫院接受治療。這場近年來罕見的特大火災是如何形成的？為何會造成如此慘重的人員傷亡？整個滅火救援工作經歷了怎樣一個過程？在悲劇背后，我們應該吸取哪些教訓？　 　　通過對起火的大樓進行仔細勘察，發現大樓存在多種致災因素：一是樓房四周搭得滿滿的全是腳手架，將整幢樓完全包圍；二是外面還包裹著尼龍織網；三是腳手架上都是毛竹片做的踏板；四是樓房外立面上有大量的聚氨酯泡沫保溫材料。 　　這些尼龍織網、毛竹片、聚氨酯泡沫都是易燃物，特別是聚氨酯泡沫，一旦燃燒就會產生含有劇毒氰化氫的氣體，人如果吸入一口就會中毒死亡。 　　值得注意的是，聚氨酯泡沫燃燒速度非常快，能快到什么程度？2008年深圳市龍崗區舞王俱樂部“9·20”火災中，由于大量使用聚氨酯材料裝修，表演人員使用道具槍引燃頂棚聚氨酯材料，現場監控錄像顯示，火災發生后僅46秒，有毒濃煙就籠罩了整個大廳，造成44人死亡。這次上海“11·15”火災中，消防官兵接警后一分鐘內立即出動，第一時間趕到現場，卻發現整幢高樓早已被濃煙包圍，火沿著樓層直往上躥，而且當時風很大，加速了火勢蔓延，瞬間就形成一個大面積、立體式的火場。^[1]