聚氨酯橡膠
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聚氨酯橡膠(polyurethane rubber)為聚合物主鏈上含有較多的氨基甲酸酯基團的系列彈性體材料,實為聚氨基甲酸酯橡膠,簡稱為聚氨酯橡膠或氨酯橡膠(urethane rubber)或聚氨酯彈性體(polyurethane elastomer)。聚合物鏈除含有氨基甲酸酯基團外,還含有酯基、醚基、脲基、芳基和脂肪鏈等。通常是由低聚物多元醇、多異氰酸酯和擴鏈劑反應而成。聚氨酯橡膠隨使用原料和配比、反應方式和條件等的不同,形成不同的結構和品種類型。
目錄
簡介
代號(UR),是由聚酯(或聚醚)與二異氰胺脂類化合物聚合而成的。它的化學結構比一般彈性聚合物複雜,除反覆出現的氨基甲酸酯基團外,分子鏈中往往還含有酯基、醚基、芳香基等基團。
UR分子主鏈由柔性鏈段和剛性鏈段鑲嵌組成;柔性鏈段又稱軟鏈段,由低聚物多元醇(如聚酯、聚醚、聚丁二烯等)構成;剛性鏈段又稱硬鏈段,由二異氰酸酯(如TDI、MDI等)與小分子擴鏈劑(如二元胺和二元醇等)的反應產物構成。軟鏈段所占比例比硬鏈段多。軟、硬鏈段的極性強弱不同,硬鏈段極性較強,容易聚集在一起,形成許多微區分部於軟鏈段相中,稱為微相分離結構,它的物理機械性能與微相分離程度有很大關係。
UR分子主鏈之間由於存在由氫鍵的作用力,因而具有高強高彈性。
分類
聚氨酯彈性體傳統的分類是按加工方法來劃分的 [1] ,分為澆注型聚氨酯彈性體、混煉型聚氨酯彈性體和熱塑型聚氨酯彈性體。由於使用的原料、合成和加工方法以及應用目的等不同,又出現了反應注射型聚氨酯彈性體(RIMPU)和溶液分散型聚氨酯彈性體。按形成的形態則分為固體體系和液體體系。也有按原料化學組成來分的,一般有聚酯類或聚醚類之別,因而有聚醚類聚氨酯彈性體和聚酯類聚氨酯彈性體。
性能
(1)耐磨性能卓越:耐磨性能是所有橡膠中最高的。實驗室測定結果表明,UR的耐磨性是天然橡膠的3~5倍,實際應用中往往高達10倍左右。
(2)在邵氏A60至邵氏A70硬度範圍內強度高、彈性好。
(3)緩衝減震性好。室溫下、UR減震元件能吸收10%~20%震動能量,震動頻率越高,能量吸收越大。
(4)耐油性和耐藥品性良好。UR與非極性礦物油的親和性較小,在燃料油(如煤油、汽油)和機械油(如液壓油、機油、潤滑油等)中幾乎不受侵蝕,比通用橡膠好得多,可與丁腈橡膠媲美。缺點是在醇、酯、酮類及芳烴中的溶脹性較大。
(5)摩擦係數較高,一般在0.5以上。 ( 6)耐低溫、耐臭氧、抗輻射、電絕緣、粘接性能良好。
硫化體系
硫化劑有異氰酸酯、過氧化物和硫磺三類:異氰酸酯類硫化劑的常用品種為TDI及其二聚體、MDI二聚體和PAPI等,可生成脲基甲酸酯鍵交聯鍵(易吸水,使用時注意環境濕度),可以製得耐磨性良好、強度高、硬度較大的製品;過氧化二異丙苯(DCP)是用得最普遍的過氧化物硫化劑,過氧化物硫化PUE製品具有良好的動態性能,壓縮永久變形小,彈性和耐老化性能均較好,缺點是不能用蒸汽直接硫化,撕裂強度較差;含有不飽和鏈段的PUE可採用硫磺體系硫化,用量一般為1.5~2份,促進劑M和DM最常用,一般在6份左右,硫化製品綜合性能較好。
應用
首先它可以應用到田徑場塑膠跑道運動場地,包括籃球、排球、羽毛球和網球場地有室內和室外兩種類型。這種塑料場地比木地板使用時間長,又耐磨、耐油、耐天候老化彈性適宜,吸震性能好,通基層粘合老實。聚氨酯橡膠有優異的耐油性能,因而也用作耐油錕筒。由於性能優異,在汽車工業中能代替他合金,可應用在汽車保險杆、方向盤及汽車外圍部件上等。其次由於具有低磨耗、高摩擦係數和噪聲小等優點,所以用他製作的傳送裝置有穩定的轉速。所以煤礦及礦山用傳送帶可用聚氨酯混煉膠製作,高硬度的聚氨酯澆注膠可作齒輪汞齒輪,具有傳遞液體穩定的特點。此外,它還用與襯裡和保護層,作非金屬汽車防滑鏈和高層建築救活水管內襯;作高壓密封件和高壓水管;在製鞋方面可以降低成本,美觀大方;它可作飛機薄壁油箱,耐油密封件,防塵密封件;作電纜街頭,電子元件和印刷電路的灌封材料,而且可作理想的防震橡膠,同時在人體器官和醫療衛生器具方面也有廣泛的用途。
其次也用在國防工業領域,如航天系統中的聚氨酯絕熱材料,具有粘接性能優異、高強等優點。
應用舉例
1:在沖模上用於卸料、脫皮橡膠墊。
2:在沖裁、彎曲、淺拉深及成型工序中得到了廣泛的應用。
視頻
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