什么是聚氨酯

聚氨酯是指在高分子主链上含有重复单元结构--氨基甲酸酯基团-NHCOO-的高分子化合物统称。一般聚氨酯由多氰酸酯与多元醇反应合成，是目前工业上聚氨酯的合成主要手段。在学术领域，对非异氰酸酯型聚氨酯也展开了研究，但离工业化还有一段距离，主要还处于实验室研发阶段。

在聚氨酯分子中，除氨基甲酸酯基团外，还有脲、缩二脲等基团，以及原料多元醇中所含有的酯键和醚键，水性聚氨酯中还包括离子型的羧基等。所以，多异氰酸酯与多元元醇合成的聚氨酯分子中，氨基甲酸酯基团在整个分子链段中只占少数。因此，从广义上讲，聚氨酯是异氰酸酯的加聚物。现在人们把其他一些由异氰酸酯合成的聚合物也归类在聚氨酯里，如在高分子主链上含有重复单元-NHCONH-的聚脲，也作为聚氨酯来论述。

聚氨酯由多异氰酸酯（通常为二异氰酸酯）与二元醇（小分子二元醇、聚酯或聚醚、多元胺等）通过逐步聚合反应合成，所以在其分子链上，主要由具有柔性的聚酯或聚醚和异氰酸酯与小分子二元醇生成的硬段链组成。由于聚酯或聚醚的分子链段一般比较长，且具有良好的柔性，一般将其称为软段；而异氰酸酯与小分子二元醇生成的分子链段，且由于分子间氢键的作用而具有较强的结晶性能，所以一般称之为硬段。综上所说，聚氨酯是由软段与硬段所组成的嵌段聚合物。

16个聚氨酯相关基本要点

1.

聚氨酯泡沫配方如何表示及如何计算

答：在聚氨酯泡沫塑料配方设计或表达时通常以100质量份多元醇为基准，配方其余组分则一般表示为“份／100份多元醇”，或直接表示为多少份。

计算公式：

计算每份多元醇所需异氰酸酯的单元用量(质量)

软泡所用的多异氰酸酯以TDI为主，所需TDI的单元用量设为M

1T

，

硬泡以及部分冷熟化模塑软泡等采用粗MDI(即PAPI)，设其单元用量为M

1M

 。

式中：Q为多元醇的羟值，M和f分别表示多元醇的分子量和平均官能度，174.1和2分别是TDI的分子量和官能度，NCO%和42分别是异氰酸酯中的NCO质量分数(可稍有差异)和NCO的摩尔质量。若采用PAPI，则可异氰酸酯的NCO%质量分数为0.30左右)，进行各项计算。

计算每份水所需消耗异氰酸酯的用量

M2T ＝(1／18.02)×174.1＝9.67

M2M ＝(1／18.02)×2/(0.30／42)＝15.54

式中， M

2T

和M

2M

分别表示每l份水所需TDI和PAPI的用量，18.02是水的相对分子质量，根据反应方程式，1个水分子消耗2个NCO(如1个TDI分子)。配方中化学发泡剂水的用量一般指总的水用量，除加入的水外，还包括聚醚多元醇及其它组分所含的水分。

计算整个配方所需异氰酸酯的用量

把每质量份含活性氢原料所需消耗的异氰酸酯分别乘以实际用量，加和后乘以异氰酸酯指数即得整个配方所需异氰酸酯的用量。

例如，在软泡生产中，一次用

68kg

多元醇

(

羟值

56mgKOH

／

g

，含水分

0.1

％

)

，配方中加水

3

份／

l00

份多元醇，不计其它助剂消耗的

TDI

，

TDI

指数为

105

，

TDI

纯度以

l00

％计，则

TDI

的用量为：

2

.CPU有何性能特点？

答：

①以液体原料浇注或注射到制品模具中反应而固化成型，可以直接制得很厚的体积大的聚氨酯橡胶制品及形状复杂的制品；

②制得的制品综合性能好；

③可以调节原料的配方组成及用量，获得不同硬度的制品，性能的可变范围大；

④对于简单的手工浇注，设备投资小，加工方便；

⑤可制造小批量的或单件的制品原型，灵活性好。 

3.

CPU的合成方法？

答：浇注成型的聚氨酯的制备成型工艺有一步法、预聚体法和半预聚体法。

4

.什么叫一步法、预聚物法、半预聚物法？各有何特点？

答：

一步法工艺:

指将低聚物多元醇、二异氰酸酯、扩链剂和催化剂等同时混合后直接注入模具中，在一定温度下 固化成型的方法。特点：此法生产效率高，因无需制备预聚体而节省能量，生产成本较预聚体法低，可用小型浇注机生产。但反应较难控制，所得弹性体分子结构不规整，力学性能不如预聚体法好，故常用于制造低硬度、低模量的制品如印刷胶辊、小型工业实心轮胎、压力传动轮等。

预聚体法：

首先将低聚物多元醇与二异氰酸酯进行预聚反应，生成端NCO基的聚氨酯预聚物，浇注时再将预聚物与扩链剂反应，制备聚氨酯弹性体的方法，称之为预聚体法。特点：采用预聚体法制备聚氨酯弹性体，反应分两步进行，由于采取了预聚步骤，在进行扩链反应时放热低，易于控制，制得的聚氨酯分子链段排列比较规整，制品具有良好的力学性能，重复性也较好。

半预聚物法与预聚体法的区别

是将部分聚酯多元醇或聚醚多元醇跟扩链剂、催化剂等以混合物的形式添加到预聚物中。特点是： ①预聚体组分粘度低，可以调节到与固化剂混合组分的粘度相近， ②配比也相近（即混合质量比可为1:1），这不但提高了混合的均匀性，而且也改善了弹性体的某些性能。

5

.影响聚氨酯弹性体性能的主要工艺因素

答：

扩链系数：

大量实践表明MOCA的扩链系数以0.85～0.95范围为宜；

合成方法：

一般来说，由预聚物法制得的弹性体性能最好，一步法最差；

混合温度及固化温度：

适当提高熟化反应温度有利于提高制品的力学性能，但提高预聚体与扩链／交联剂的混合温度，会使凝胶和凝固期缩短，有时来不及浇注和使搅拌带入的气泡逸出；而且当温度高于120℃ 时，往往又会使弹性体性能下降；

熟化时间的影响；

预聚体的贮存：

由于预聚体中含有活性较大的NCO基团，一般须在氮气的密封桶贮存；(6)注模时的环境。

6

.NCO/OH(

<

=

>

1. 之比对材料性能如何影响
   答：
   ① -NCO/-OH>1 
    即-NCO基团过量，生成的聚合物端基为异氰酸酯基
   ② -NCO/-OH＝1
     当异氰酸酯与多元醇均为双官能度时，聚合物分子量无穷大，在泡沫塑料及TPU、CPU、MPU等的制备中，-NCO/-OH值一般控制在1左右，略大于1。
   ③ -NCO/-OH <1
     即-OH基团过量，生成的聚合物端基为羟基
   7
   .CPU合成时配方表示及计算方法
   答：预聚体法浇注弹性体体系是双组分体系，一个组分为预聚体，另一组分为扩链剂/交联剂或加有催化剂、防老剂、色料、填料等助剂的混合物。
   计算方法：
   多元醇与异氰酸酯的比例计算
   其中：W
   OH
   －多元醇质量；W
   NCO
   －异氰酸酯质量；NCO%－预聚物中设定的NCO含量；NCO
   NCO
   %－异氰酸酯中的NCO含量； N
   OH
   －多元醇的羟值
   W预聚物中扩链剂加入量的计算
   其中：W
   k
   －扩链剂加入量；W
   A
   －预聚物的质量；NCO%－设定NCO含量；N
   k
   －扩链剂的当量；f－扩链系数（－OH/NCO－，一般为0.85~0.9之间)
   8
   .CPU加工工艺条件及方法
   答：方法有：手工浇注，机械浇注，特殊浇注工艺，真空浇注
   9
   .反应注射成型和橡胶、塑料注射成型的区别
   答：与传统塑料加工成型法相比，RIM工艺对制备大型制品、形状复杂制品、薄壁制品更为有利，产品表面质量好，花纹图案清晰，重现性好；该工艺加工勿需普通塑料热塑成型所需的昂贵的热流道体系，设备费仅为热塑型结构泡沫塑料成型设备的1/2～1/3，且生产出的制品无成型应力、成型周期短、生产效率高，尤其对于大批量、大尺寸制品的生产，生产成本的降低更为明显。
   10
   .反应注射成型工艺优点
   答：
   ⑴RIM加工技术能量消耗低。
2. 模具强度要求较低。
3. 所用原料体系比较广泛。
4. 与传统塑料加工成型法相比，RIM工艺对制备大型制品、形状复杂制品、薄壁制品更为有利，产品表面质量好，花纹图案清晰，重现性好。
5. 该工艺加工勿需普通塑料热塑成型所需的昂贵的热流道体系，设备费仅为热塑型结构泡沫塑料成型设备的1/2～1/3，且生产出的制品无成型应力、成型周期短、生产效率高，尤其对于大批量、大尺寸制品的生产，生产成本的降低更为明显。

物料以液体形态注入模具，有利于生产断面形状复杂的制品，可嵌入插入件一次成型，也可以在液体原料中添入某些增强材料。

可以使用模内涂装(IMC-Inmold Coating)技术,减少制品后涂装工序。降低加工成本。 

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.RRIM、SRIM与LFI的区别

答：用LFI法制造结构RIM材料与RRIM不同之处是，可10～100mm的长纤维作增强材料，纤维不与原料预先混合；与玻纤网毡增强结构RIM相比，不必放置玻璃纤维垫，操作人员劳动条件得到改善。还可以提高产品中纤维的含量。 

LFI工艺优点：①增强聚氨酯（脲）制品的性能优于预制垫工艺。②与原先模具内预先放置玻璃纤维垫相比，周期缩短。③加工经济性。长纤维工艺可节省费用15%～20%。

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.描述聚氨酯弹性体结构形态

从分子结构上看，聚氨酯弹性体是一种嵌段聚合物，一般由低聚物多元醇柔性长链构成软段，以异氰酸酯及扩链剂构成硬段，硬段和软段交替排列，形成重复结构单元。除含有胺酯基团外，聚氨酯分子内及分子间可以形成氢键，软段和硬段可以形成微相区并产生微观相分离。这些结构特点使得聚氨酯弹性体具有优异的耐磨性和韧性，以“耐磨橡胶”著称。

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.喷涂聚氨酯、聚氨酯/脲、聚脲的主要区别

答：喷涂聚氨酯：是由异氰酸酯组份（简称A组份）与树脂组份（简称R组份）反应生成的一种弹性体物质。异氰酸酯既可以是芳香族的，也可以是脂肪族的。其中的A组份可以是单体、聚合体、异氰酸酯的衍生物、预聚物和半预聚物；其中的R组份必须是由端羟基树脂和端羟基扩链剂组成。

喷涂聚氨酯（脲）：也叫混合体（hybrid），它是由异氰酸酯组份（简称A组份）与树脂组份（简称R组份）反应生成的一种弹性体物质。异氰酸酯既可以是芳香族的，也可以是脂肪族的。其中的A组份可以是单体、聚合体、异氰酸酯的衍生物、预聚物和半预聚物；预聚物和半预聚物是由端氨基或者端羟基化合物与异氰酸酯反应制得。其中的R组份既可以是端羟基树脂，也可以是端胺基树脂扩链剂组成。

喷涂聚脲：是由异氰酸酯组份（简称A组份）与氨基化合物组份（简称R组份）反应生成的一种弹性体物质。异氰酸酯既可以是芳香族的，也可以是脂肪族的。其中的A组份可以是单体、聚合体、异氰酸酯的衍生物、预聚物和半预聚物。预聚物和半预聚物是由端氨基或者端羟基化合物与异氰酸酯反应制得。其中的R组份必须是由端氨基树脂和端氨基扩链剂组成。

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.喷涂聚脲的主要特点

答：

1.不含催化剂，快速固化，可在任意曲面、斜面及垂直面上喷涂成型，不产生流挂现象，5秒钟凝胶，1分钟即可达到步行强度。

2.对湿气、温度不敏感，施工时不受环境温度、湿度的影响。（可在冰上施工；在-28℃下施工；可在冰柜中固化）。

3.双组分,100%固含量，不含任何挥发性有机物（VOC），对环境友好。

4.可按1:1体积比进行喷涂或浇注，一次施工的厚度范围可以从数百微米到数厘....