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聚氨酯(PU,polyurethane)是指分子結構中含有氨基甲酸酯基團(-NH-COO-)的聚合物。氨基甲酸酯一般由多異氰酸酯(包括二異氰酸酯)和多元醇(包括二元醇)反應獲得。有機多異氰酸酯和低聚物多元醇(如聚醚、聚酯等)是制備聚氨酯的兩大主要原料,通常占聚氨酯制品(不包括溶劑)重量的80%以上;其次還有助劑,助劑的用量雖少卻也是聚氨酯材料的關鍵原材料。
多異氰酸酯以及低聚多元醇的品種繁多,而助劑種類更多。
從功能上分,助劑有催化劑、擴鏈劑、聯劑(固化劑)、阻燃劑、發泡劑、泡沫穩定劑、抗氧劑、紫外線吸收劑、抗水解劑、殺菌(防霉)劑、偶聯劑、底涂劑、抗靜電劑、流變助劑和增劑、流平劑、潤濕分散劑、顏料和色漿、除水劑、改性單體及樹脂、脫模等,其中一些還可分出幾個小類。
聚氨酯在20世紀30年代由德國化學家O.Bayer發明,由于其配方靈活、產品形式多樣、制品性能優良,在各行各業中的應用越來越廣泛。
應用簡介
聚氨酯材料是一類產品形態多樣的多用途合成樹脂,它的產品形態包括:泡沫塑料、彈性體、涂料、膠黏劑、纖維、合成革、防水材料以及鋪裝材料等。被廣泛應用于交通運輸、建筑、機械、電子設備、家具、食品加工、紡織服裝、合成皮革、印刷、礦冶、石油化工、水利、國防、體育、醫療衛生等領城。
例如:
硬質聚氨酯泡沫塑料(PU硬泡)的熱導率比其他合成保溫材料和天然保溫材料的都低,可現場澆注、快速成型,是用途越來越廣的合成樹脂保溫材料,廣泛用于民用家電、管道保溫及工業保溫;
軟質泡沫塑料(PU軟泡)以彈性好、透氣等特點廣泛用于床具、車船和家具座椅等的墊材;
聚氨酯彈性體以耐磨、耐低溫、高強度、耐油著稱,是用于礦山油田機械的各種零部件以及鞋底等的優良特種合成橡膠;
聚氨酯鋪裝材料以成型方便、彈性好、耐磨的特點成為運動場跑道、球場以及幼兒園等場所的標準地面材料;
聚氨酯防水材料、涂料、膠黏劑和密封膠以操作方便、固化快、附著力強、彈性好、耐低溫的特點被廣為推薦;
聚氨酯彈性纖維(氨綸)以高彈性回復、高強度的特點成為彈性內衣、泳衣、彈性襪等的常用纖維。
隨著聚氨酯化學研究、產品制造和應用工藝技術的進步以及應用領域的不斷拓寬,逐步發展,直到成為當今世界上第6大合成材料工業體系【聚乙烯(PE),聚丙烯(PP),聚氯乙烯(PVC),聚苯乙烯(PS),聚酯(PET),聚氨酯(PU)】。近20多年來,聚氨酯產品的品種、應用領域、產業規模迅速擴大,已成為發展最快的高分子合成材料工業之一。
聚氨酯材料在中國的發展情況
聚氨酯在材料工業中占有相當重要的地位,各國都競相發展聚氨酯樹脂工業。近年來,中國聚氨酯材料是全球增長率最快的,聚氨酯材料在合成樹脂中的比重也越來越大,新技術、新原料、新工藝層出不窮,品種逐年遞增。
表12005~2010年中國各地區聚氨酯產量和年均增長率
地區 |
2005年產量/t |
2010年產量/t |
年均增長率/% |
華北 |
280000 |
430000 |
8.9 |
東北 |
96000 |
135000 |
7 |
華東 |
1450000 |
2140000 |
8.1 |
中南 |
982000 |
1467000 |
8.3 |
西南 |
70000 |
90000 |
5.1 |
西北 |
32000 |
38000 |
3.5 |
總計 |
2910000 |
4300000 |
8.1 |
表22003~2007年我國聚氨酯產品消費量單位:萬噸/年
項目 |
2003年 |
2004年 |
2005年 |
2006年 |
2007年 |
軟泡 |
48 |
55 |
60 |
73.1 |
75.5 |
硬泡 |
43 |
48.1 |
55 |
75.1 |
81.4 |
CPU(澆注型聚氨酯彈性體) |
3 |
4.1 |
6 |
6.4 |
7.3 |
TPU(熱塑型聚氨酯彈性體) |
4 |
8.2 |
12 |
10.8 |
12.3 |
防水及鋪裝材料 |
7.3 |
8 |
10 |
11.2 |
13.2 |
聚氨酯纖維(氨綸) |
7 |
12 |
16 |
15.2 |
19.1 |
鞋底原液 |
16 |
18 |
18.6 |
24.2 |
25.9 |
合成革原料 |
35 |
53 |
70 |
95.8 |
114.1 |
涂料 |
29 |
31.9 |
35 |
64.3 |
80 |
膠黏劑/密封劑 |
27.6 |
19 |
21 |
23.2 |
25.9 |
產品總計 |
209.9 |
257.3 |
303.6 |
399.3 |
454.7 |