pu是什麼材質，一切問題的答案都很簡單
2023-03-30 13:55:56
PU即聚氨酯資料，是聚氨基甲酸酯的簡稱，英文全稱是polyurethane，它是一種高分子資料。
PU是一種新興的有機高分子資料，被譽為「第五大塑料」，因其傑出的功用而被廣泛運用於國民經濟很多範疇。產品運用範疇涉及輕工、化工、電子、紡織、醫療、修建、建材、轎車、國防、航天、航空等。
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詞條圖冊
中文名
聚氨基甲酸酯
別 稱
聚氨酯
英文名
Polyurethane
密 度
1.25
目
錄
1基本介紹
2開展前史
3物質特性
化學性質
物理性質
4出產運用
5汙染收回
6市場分析
7詞條圖冊
1基本介紹修改
原子化焓：kJ /mol at 25℃
360
導熱係數：W/（m·K）
0.027
汽化熱:(千焦/摩爾)
344.0
導電性：10^6/(cm ·Ω )
0.00666
熔化熱：(千焦/摩爾)
2.840
熱容：J /（mol· K）
35.5
密度：g/cm³
1.25
2開展前史修改
1849年德國化學家沃爾茨（Wurze）用烷基硫酸鹽與氰酸鉀進行復分化反響組成了烷基異氰酸酯。接著化學家霍夫曼（A.W.Hoffmann)在1850年成功組成了苯異氰酸酯。後來亨切爾（Hentschel)等人在1884年組成了異氰酸酯。
在其時異氰酸酯並沒有找到什麼運用價值，也底子沒有運用於高分子化學組成。直至德國化學家拜耳（Bayer）和其時試驗室的搭檔進行了反覆研討，發現異氰酸酯可組成聚氨酯和聚脲化合物，但是實用性仍然不大。1933年，美國杜邦公司的卡羅瑟斯（W.H.Carothers)創造了「尼龍」，刺激了德國。其時德國想儘快創造一種能與其抗衡的產品。這也加速了那時的拜耳對聚氨酯的研製工作，他們發現鏈狀的聚氨酯具有熱塑性、可紡性，能製成塑料和纖維。其時，商品名為Igamid U和 Perlon U。
聚胺酯的研討開發最初是由Otto Bayer和他的搭檔協作於1937年在德國勒沃庫森的I.G.Farben試驗室開端的。他們經過試驗運用加成聚合原理，運用液態異氰酸酯和液態聚醚或二醇聚酯生成一種有別於其時已發現的聚烯烴和縮聚生成塑料的新型塑料---聚胺酯。新的單體混合物也不同於Wallace Carothers 已獲得的關於聚酯的專利。起先，運用僅限於纖維和軟質泡沫。隨後其開展受二次國際大戰影響（期間PU只小範圍用於航空座椅），直到1952年異氰酸酯才開端能夠經過商業途徑購買到。1954年，開端運用甲苯二異氰酸酯（TDI）和聚酯多元醇出產用於商業用圖的軟質聚胺酯泡沫。這種泡沫（起先被創造者稱作仿製的瑞士奶酪）的創造歸功於把水參加到反響體系傍邊，這些物質也用來出產硬質泡沫，粘膠和彈性體。線性纖維是由六亞甲基二異氰酸酯（HDI）和1,4-丁二醇（BDO）反響生成的。
第一種商業出產的聚醚多元醇，聚（四亞甲基醚）乙二醇，是由杜邦於1956年用四氫呋喃聚合生成的。BASF和陶氏化學在隨後的1957年推出比較廉價的聚烷烴二元醇。這些聚醚多元醇表現出了技能和商業上的優勢，如：低成本，易處理，優異的水解安穩性；而且在製備聚氨酯時能夠快速替代聚酯多元醇。其他的PU推進者還有Union Carbide和Mobay Corporation, 一家Monsanto/Bayer 合資興辦的公司。1960年軟質聚胺酯泡沫的產值到達四萬五千噸。經過十多年的開展，跟著氯氟烷烴鼓泡劑的呈現，廉價的聚醚多元醇，和二苯基甲烷二異氰酸酯（MDI）的呈現推進了硬質聚胺酯泡沫在高功用的隔熱資料的運用。根據聚合MDI（PMDI）的硬質聚胺酯泡沫比根據TDI的資料有更好的熱安穩性和焚燒功用。
1967年，胺基甲酸乙酯改性的聚異氰酸酯硬質泡沫被出產出來了，出產出來的低密度隔熱資料顯示出更好的熱安穩性和阻燃性。也是在60年代，轎車的內部安全組件如儀錶盤和門的面板開端運用熱塑性塑料回填半硬質泡沫製成。
在1969年，Bayer AG在德國的杜塞道夫展出了一輛全塑料車。轎車的有些部件是運用一種叫做RIM（反響注塑成型）的新工藝製作而成。RIM技能是用高壓注入液態組分然後快速注入反響組分至模腔內。大的部件如轎車儀錶盤和面板，也能夠用同樣的辦法注塑成型。聚氨酯的RIM包括許多不同的產品和工藝。運用二元氨鏈增加劑和胺基甲酸、異氰酸酯和聚脲的三聚工藝，參加添加劑，如研磨過的玻璃、雲母，加工過的纖維等，便是所謂的RRIM。能夠改進彎曲模量和熱安穩性。1983年美國運用這種技能出產出來轎車塑料車身。在模穴內預先參加玻璃纖維，能夠進一步改進彎曲模量，這便是所謂的SRIM或叫結構RIM。
從二十世紀80年代初，水吹微孔柔性聚胺酯泡沫被用於轎車面板和輪胎密封空氣過濾器的模型墊圈。 爾後，因為動力價格上升、以及減少PVC在轎車中運用的要求日增，聚胺酯的市場份額不斷添加。貴重的原料價格因部件分量的減輕，如金屬蓋和過濾器外殼的減少而得到補償。高填充的聚胺酯彈性體和未填充的聚胺酯泡沫現在被用於高溫油過濾器傍邊。
出產聚胺酯泡沫（包括泡沫橡膠）時，要往反響混合物中參加少量揮發性物質，叫做鼓泡劑。這些簡略的物質賦予聚氨酯優異的隔熱功用。20世紀90年代初，為了減少對臭氧層的影響，蒙特婁協議約束運用部分含氯的鼓泡劑。如三氯氟甲烷（CFC-11）。其它的滷代烷，如氯氟烴，1,1-二氯-1-氟乙烷(HCFC-141b)被1994年的IPPC溫室氣體指令和1997年的歐盟有機揮發性氣體指令列為逐步被淘汰的物質。到90年代晚期，雖然還有部分開展我國家運用含滷鼓泡劑，北美和歐洲已越來越多地運用二氧化碳、戊烷，1,1,1,2-四氟乙烷(HFC-134a)、1,1,1,3,3-五氟丙烷(HFC-245fa)作為鼓泡劑。
根據已有的聚胺酯噴塗技能和聚醚氨化學理論，聚氨酯的噴塗彈性資料在二十世紀九十年代得到迅猛的開展。它們的快速反響和對潮溼相對不敏感的特性使得它們成為大面積項意圖塗裝的首選塗料。 如次級安全外殼，人孔和通道塗層，罐的內襯。經過適當的打底和外表處理後，對混凝土和鋼有很好的粘結力。 在相同時期，新的雙組分聚胺酯和聚胺酯聚脲共混彈性體技能被運用於現場施工的負載床襯墊.這種對小卡車和其它運載貨箱的塗裝技能創造出一種經用，耐摩擦的複合金屬資料。熱塑性塑料內襯彌補了金屬在易腐蝕和脆性方面的缺點。
3物質特性修改
化學性質
聚胺酯抗多種酸鹼和有機溶劑腐蝕，因而經常被用在橡膠製品在惡劣環境下的替代品。
聚胺酯歸於反響型高分子資料，同類的塑料還包括：環氧樹脂、不飽和聚酯、酚醛塑料。其間的氨基甲酸酯基團是由異氰酸酯官能團-N=C=O和羥基-OH反響生成的。聚氨酯是由聚亞氨脂和多元醇在催化劑和其它助劑存鄙人加成聚合反響而生成。既然這樣，聚亞氨酯是一個含有兩個以上異氰酸官能團 R-(N=C=O)n ≥ 2 的分子，而多元醇是一個含有兩個以上羥基官能團 R'-(OH)n ≥ 2的分子. 反響產品是包括有胺基甲酸酯基 -RNHCOOR'-的聚合物. 異氰酸酯會和任何含有生動氫離子的分子發生反響。更重要的是，異氰酸酯會和水反響生成脲鍵並放出二氧化碳。它們還會和聚醚胺反響生成聚脲。 商業製作時，液態異氰酸酯和包括多元醇、催化劑和其它助劑的混合物反響生成聚氨酯。這兩種組分即通常所指的聚氨酯配方體系。北美稱異氰酸酯為A組分，或叫「ISO」。 多元醇和其它助劑的混合物被稱為B組分，或叫「POLY",這種混合物有時也被稱作樹脂或樹脂混合物。在歐洲，A組分和B組分正好相反。樹脂混合的助劑能夠包括鏈增加劑、交聯劑、外表活性劑、阻燃劑、發泡劑、顏料和填料。
聚胺酯中第一個必不可少的的組分是異氰酸酯。含有兩個異氰酸酯官能團的分子叫二異氰酸酯。這些分子也被稱作單體，因為他們是用來生成含有三個以上異氰酸酯官能團的聚合異氰酸酯。 異氰酸酯能夠分成芳香族的，如二苯甲烷二異氰酸酯（MDI)或甲苯二異氰酸酯（TDI)；還有脂肪族的，如六亞甲基二異氰酸酯（HDI）或異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI). 聚合的異氰酸酯如聚合二苯基甲烷二異氰酸酯,它是由含有二、三、四或更多異氰酸酯官能團（平均2.7個官能團）的分子混合組成的。異氰酸酯能夠經過和多元醇反響生成一種預聚物。當異氰酸酯和羥基官能團的化學當量比率大於2：1時，生成一種準預聚物，當其當量比率等於2：1時，生成真正的聚合物。異氰酸酯的比較重要的性質包括分子結構、NCO含量，功用特性和粘度。
聚氨酯中另一個必不可少的的組分是多元醇。含有兩個羥基官能團的分子叫做二元醇，含有三個羥基官能團的分子叫做三元醇， 依此類推。在出產實踐中，多元醇被分為短鏈或低分子量鏈增加劑和交聯劑如乙二醇(EG), 1,4-丁二醇 (BDO), 二乙基乙二醇 (DEG), 甘油, 和三羥甲基丙烷(TMP). 多元醇是一種特殊的聚合物。是由氧化丙烯（PO)、氧化乙烯（EO)、催化加成到含有羥基或胺基的有機物上，或由二元酸如脂肪酸和二元醇如乙二醇或二丙醇（DPG)縮聚而成。PO，EO加成而製得的多元醇為聚醚多元醇。經過縮聚反響製得的多元醇為聚酯多元醇. 引發劑、增加劑、和多元醇分子量的不同大大影響聚氨酯的物理狀態和物理性質。多元醇的比較重要的特性包括它們的分子架構、引發劑、分子量、羥基含量、功用特性和粘度。
聚合反響運用的催化劑有：叔胺，如二甲氨基環己烷。有機金屬化合物，如：月桂酸二丁基錫、痛苦鉍。此外，催化劑的選用能夠考慮其是否有利於聚氨酯（凝膠）反響, 如1,4二氮雜雙環[2.2.2]辛烷(也叫DABCO或TEDA), 或脲(鼓泡) 反響, 如 二（2 -二甲）醚 , 或許只是催化異氰酸酯的三聚反響, 例如痛苦鉀.
聚胺酯最吸引人的一個特性是它們能夠做成泡沫。發泡劑如水和幾種滷化物如HFC-245fa(1,1,1,3,3-五氟丙烷)和HFC-134a (1,1,1,2-四氟乙烷),以及碳氫化合物如正戊烷, 被參加到樹脂組分傍邊，或許從輔佐途徑參加。水和異氰酸酯反響生成二氧化碳氣體，生成的氣體填充而且擴展拌和過程中產生的氣泡。. 反響分為三個過程.：一個水分子和一個異氰酸官能團反響生成一個氨基甲酸。氨基甲酸不安穩，會分化成為一個二氧化碳和一個胺, 生成的氨和更多的異氰酸酯反響生成脲。水的分子量很小，所以即便很少量的水它的摩爾比也很大，也會產生很很多的脲。脲在反響組分中的溶解性很差就會構成一種含有聚脲的獨立的固相. 這種聚脲相的濃度和結構T會極大地影響聚氨酯泡沫的性質。選用滷化物和碳氫化合物時要保證其沸點挨近室溫。
因為聚合反響是放熱反響，這些發泡劑在反響過程中揮發成氣體。它們填充和擴展蜂窩狀的聚合物體系，構成泡沫。要知道的是，發泡劑不能產生氣泡，它們只是擴散到由拌和過程中構成的氣泡傍邊。實際上，高密度微孔泡沫能夠在不添加發泡劑，而只是在運用前對樹脂組分預先進行機械發泡。
外表活性劑用於在發泡過程中改進聚合物的特性。用於乳化液體組分，調節氣泡的大小，和安穩氣泡的結構以防塌陷和外表缺點。 硬質泡沫外表活性劑用於生成很小的氣泡和很高的氣泡含量. 軟質泡沫外表活性劑用於安穩反響物質同時增大氣泡含量以防止泡沫皺縮。選用外表活性劑時要考慮運用的異氰酸酯、多元醇、組分的兼容性、體系的反響性、工藝條件和設備、東西、部件形狀和製品分量等影響要素。
原資料
要製作聚胺酯，需求有兩類至少兩種功用的物質作為反響劑：含有異氰酸酯官能團的化合物，和含有活性氫原子的化合物。這些化合物的物理化學特性、結構和分子大小會對聚合反響、易加工性及聚胺酯加工後的物理特性產生影響。此外，助劑如催化劑、外表活性劑、發泡劑、交聯劑、阻燃劑，光安穩劑和填料的參加意圖是為了控制和改進反響工藝和聚合物的功用。
物理性質
聚胺酯的力學功用具有很大的可調性。經過控制結晶的硬段和不結晶的軟段之間的份額，聚胺酯能夠獲得不同的力學功用。因而其製品具有耐磨、耐溫、密封、隔音、加工功用好、可降解等優異功用。
4出產運用修改
按異氰酸、多元醇和水等的配比不同，能夠組成硬泡和軟泡等泡沫資料，聚氨酯硬質泡沫導熱係數小，硬度高，被廣泛運用於轎車、冰箱等腔體的填充。在當今動力緊缺的情況下，聚氨酯資料能夠作為牆體內層塗料（因為聚氨酯及其易燃，所以作為塗料時要參加阻燃劑），以到達室內保溫效果。
被廣泛運用於：
修建牆外保溫資料、牆內保溫噴塗保溫資料
冰箱貨櫃冷櫃保溫
PU高仿花卉
紙張印刷
纜繩化纖
高速路面
家庭裝潢（牆角線條，復古背景牆）
家具（仿木桌椅）
發泡填充劑
航天、轎車工業（隔音密封條）
高檔體育用品器材（例：拳擊手套內膽，跆拳道護腳，柔道墊子等）
人工組成PU皮革
製鞋工業
通用塗料
特種防護塗料
粘合劑等
中心靜脈導管（醫療耗材）
5汙染收回修改
聚胺酯資料在自然條件下極難分化，現在廣泛選用的處理辦法是焚燒法，焚燒後的氣體經過水，以溶解其間的NO2等易溶解的有毒物質，在焚燒過程中還會生成氰氫酸（HCN），氰氫酸易溶於水，產生的CN-根有劇毒，所以經過焚燒廢氣的水要經過特殊處理。如果把聚氨酯深埋地下，需求幾十年才能分化，分化物的成分現在還沒有相關研討資料，但可能是無毒無害的。別的一種收回辦法是裂解法，經過高溫等條件，裂解為一些小分子化學物質，可用於出產燃油等有用資料。如今已有相關的科研報告和成果，但尚未運用於工業出產。
6市場分析修改
九大亮點：
一、我國是全球PU產品最大消費市場，2007年我國PU消費總量佔全球消費總量28.5%。僅次於北美(31%)據預測到2012年~2015年我國成為全球PU主要消費市場。
二、我國是全球PU產品要害原料MDI和TDI產能、產值增加最快的地區。我國MDI產能為114萬t，至2012年產能到達245萬t。我國TDI產能35萬t，至2012年產能到達105萬t，屆時我國會是全球MDI和TDI產能最大的地區之一。
三、我國聚醚多元醇幾年來堅持快速增加勢頭。PTMEG是一種高功用聚醚多元醇。現在國內消費結構中氨綸佔80%。因為PTMEG出產技能含量較高，故一直處於高價位狀態。其間低分子量PTMEG技能難度更大，國內出產企業大多尚未完全突破。PTMEG除用於氨綸外，在高功用PU彈性體和水性PU範疇運用前景良好。
四、跨國公司已將全球PU投資重點由歐美移至我國，跨國公司對我國PU的開展起到了活躍推進效果。我國PU開展離不開國際，國際PU開展離不開我國。
五、國內PU區域散布格局逐步構成。
六、修建節能成為推進我國PU工業快速開展的重要動力。
七、擴大內需已成為推進我國PU工業平穩開展新的經濟增加。
八、新動力和環保是推進PU快速增加的亮點。
九、輕紡工業是拉動我國PU工業最微弱的動力要素。
八大熱門：
一、 在全球金融危機衝擊下，我國PU工業仍然堅持了較為平穩的開展速度。
二、PU硬泡修建外保溫體系防火安全功用已成為業內外關懷的熱門。
三、加速淘汰HCFCS發泡劑時間表已成為運用PU硬泡工業關注的焦點。
四、非光氣法異氰酸酯技能和ADI特種異氰酸酯是當前PU的一個熱門。
五、PU輪胎長期以來成為開發熱門。
六、PU資料在生物醫學工程範疇運用已成為PU和醫療業界關懷的熱門。
七、PU複合資料。
八、生物降解PU資料。
