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聚氨酯性能特点应用及行业前景分析

点击次数:  更新时间:2022-11-25 09:30:04  【打印此页】  【关闭

“聚氨酯”是聚氨基甲酸酯的简称,英文名称是polyurethane,英文缩写PU或PUR。它是一种有机高分子材料,被誉为“第五大塑料”。聚氨酯最早于1937年在德国发明,由异氰酸酯(单体)与羟基化合物(聚醚型或聚酯型)在一定比例下反应聚合而成。

PU具有诸多优良特性,包括:

(1)性能可调范围宽、适应性强;

(2)耐磨性能好;

(3)机械强度大;

(4)粘接性能好;

(5)憎水率高;

(6)低温柔性好;

(7)耐候性好,使用寿命长;

(8)耐油性好;

(9)弹性好,具有优良的复原性,可用于动态接缝。

聚氨酯是以异氰酸酯和聚醚、聚酯多元醇为主要原料,在发泡剂、催化剂、阻燃剂等多种助剂的作用下,通过专用设备混合,经高压发泡而成高分子聚合物,主要分为软泡(Flexile PU)、硬泡(Rigid PU)、弹性体(PU Elastomers)等几种类型。

01、聚氨酯发泡材料

聚氨酯发泡材料是以异氰酸酯和聚醚、聚酯多元醇为主要原料,在发泡剂、催化剂、阻燃剂等多种助剂的作用下,通过专用设备混合,经高压发泡而成的高分子聚合物。

聚氨酯软泡

聚氨酯软泡为开孔结构,具有密度低、弹性回复好、吸音、透气、保温等性能,发挥的主要功能是缓冲,非常适合作为垫材材料,垫材也是软泡用量最大的应用领域如床垫、沙发、座椅、枕头等;同时聚氨酯软泡也是理想的吸音材料,可以用来制成吸音棉。

聚氨酯硬泡

聚氨酯硬泡是一种热固型塑料,为闭孔结构,具有保温与防水功能;导热系数低为0.022~0.1W/(m·Κ)相当于挤塑板的一半,是目前所有同一层次保温材料中导热系数最低的。聚氨酯硬泡主要用于建筑行业,如外墙保温板材、冷藏冷冻设备及冷库保温材料、管道保温材料等。

02、聚氨酯弹性体

聚氨酯弹性体的运用同样十分广泛,从机械零件到轮胎,从防水材、胶带到合成革、聚酯纤维。它主要分为:

浇注型聚氨酯弹性体(CPU)

CPU是聚氨酯弹性体中应用最广、产量最大的一种,占聚氨酯弹性体总量的65%左右。CPU成型方便,将液状反应物注入模具中,经加热即可固化成形状复杂的制品,适合于大型制品的制造。它的应用很广,可用于合成革、防水铺装材料、体育跑道、建筑防水材料等。目前,浇注式断桥铝门窗型材中的断桥填充部分经常使用这种材料。

热塑型聚氨酯弹性体(TPU)

TPU又称热塑性聚氨酯橡胶,约占聚氨酯弹性体总量的25%左右。它加热可以塑化,使用溶剂可以溶解,具有高强度、高韧性、耐磨、耐油等优异的综合性能。加工性能好,广泛应用于国防、医疗、服装、食品等行业,可制造成为氨纶纤维、鞋垫、运动器材、电线电缆护套、消防服、玩具、覆膜材料等。

混炼型聚氨酯弹性体(MPU)

MPU又称混炼型聚氨酯橡胶,约占聚氨酯弹性体总量的10%左右。它具有极高的机械强度和优良的耐化学药品性、耐油性。MPU在机械领域使用较多,在湿热环境和油性环境中发挥稳定作用,被制造成为如胶辊、密封圈、油封、轴承、衬套等机械零部件。

聚氨酯具有物理机械性能高、高耐磨、耐油、耐低温、硬度范围广等特点,被广泛于众多领域。但其实,聚氨酯的这些性能都与聚酯增塑剂有着丝丝缕缕的关联。那么,增塑剂在聚氨酯中都起到了什么作用呢?

聚氨酯本身可通过调节原料组成改变其硬度,增塑剂主要用于聚氨酯混炼胶中,作用是增加混炼胶的可塑性,改善加工性能及硫化胶的低温性能,降低硫化胶的硬度及定伸强度。增塑剂的用量不宜过大,否则会降低硫化胶的耐磨性能。

增塑剂在聚氨酯应用中的优势:

1.降低物料粘度,便于混合;2.留在制品中,增加制品的柔韧性、增加伸长率、降低硬度、降低脆性;3.降低成本;4.在反应性聚氨酯体系可延长适用期,降低MOCA溶剂的操作温度,可用于室温固化等;5.适量的相容性良好的增塑剂可改善制品性能,而不合适地使用增塑剂可能损害聚合物材料的性能。

善贞实业(上海)有限公司自主研发的酯类环保增塑剂Sanepar756,已成熟应用于聚氨酯行业中。

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聚氨酯的应用前景

聚氨酯产品具有低温柔顺性好、抗冲击性高、耐辐射、回弹范围广、粘结性好等诸多优良性能,用途广泛。与传统塑料、橡胶,甚至金属相比,具有明显的性能优势;随着经济发展和消费升级,将逐渐成为传统材料的理性替代品。

聚氨酯市场供应情况

(1)聚氨酯产量不断增长

近年来,由于聚氨酯产品的优越性能以及节能环保的特性,其应用规模不断扩大,市场需求也将不断增加,我国聚氨酯产能不断扩张,PU产量稳步增长。2019年中国聚氨酯产量约为1366万吨,同比上升4.59%,受下游发展萎靡的影响,上游供应增长趋缓,产量位于三大合成材料(PP、PVC、PE)之后。

(2)需求带动聚氨酯市场规模提升

随着国民经济的高速发展,中国的聚氨酯消费规模提升速度也相当之快。目前中国建材、氨纶、合成革和汽车产量均居世界第一,国家大力实施建筑节能新政策、推广水性涂料等措施,都为聚氨酯产业带来巨大的市场机遇。2014-2019年,中国聚氨酯消费规模逐年增长。

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(3)聚氨酯市场发展前景良好

目前中国建材、氨纶、合成革和汽车等聚氨酯下游产品的产量均居世界第一,国家正在大力推广水性涂料、实施建筑节能新政策等措施,都为聚氨酯产业带来巨大的市场机遇。预计到2026年我国聚氨酯的需求规模将达到1523万吨。

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混炼型聚氨酯可用于许多工业部门,包括机械加工及设备制造行业、纺织行业、石油工业、交通及汽车工业。典型的应用领域有,瓷砖模具、液压垫片、膜片、密封件、胶带、胶辊覆盖层、O形圈、减震器、泵定子、电缆护套、喷沙胶管和鞋底等。

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