聚氨酯全称为聚氨基甲酸酯 ,是主链上含有重复氨基甲酸酯基团的大分子化合物的统称。它是由有机二异氰酸酯或多异氰酸酯与二羟基或多羟基化合物加聚而成。

聚氨基甲酸酯(基本信息)

物化性质(研发历史 制备来源 主要用途 生产规模 生产技术 发泡工艺 产品应用)

聚氨酯涂层剂(硬质聚醚型塑料 软质聚醚型塑料)

行业发展

施工工艺(适用范围 施工准备 工艺流程 基层要求及处理 施工要求 注意事项)

用作鲨鱼皮泳衣

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聚氨基甲酸酯

基本信息

中文名：聚氨基甲酸酯；聚氨酯拼音：jù ān jī jiǎ suān zhǐ

聚氨酯全称为聚氨基甲酸酯，是主链上含有重复氨基甲酸酯基团 (NHCOO )的大分子化合物的统称。它是由有机二异氰酸酯或多异氰酸酯与二羟基或多羟基化合物加聚而成。聚氨酯大分子中除了氨基甲酸酯外，还可含有醚、酯、脲、缩二脲 ,脲基甲酸酯等基团。

英文名：polyurethane

英文简称：PU

物化性质

CAS No.：51852-81-4

分 子 式：(C10H8N2O2·C6H14O3)x

研发历史

聚氨酯(简称PU)是由多异氰酸酯和聚醚多元醇或聚酯多元醇或/及小分子多元醇、多元胺或水等扩链剂或交联剂等原料制成的聚合物。通过改变原料种类及组成，可以大幅度地改变产品形态及其性能，得到从柔软到坚硬的最终产品。聚氨酯制品形态有软质、半硬质及硬质泡沫塑料、弹性体（聚氨酯弹性体简称为TPU）、油漆涂料、胶粘剂、密封胶、合成革涂层树脂、弹性纤维等，广泛应用于汽车制造、冰箱制造、交通运输、土木建筑、鞋类、合成革、织物、机电、石油化工、矿山机械、航空、医疗、农业等许多领域。

1937年德国Otto Bayer教授首先发现多异氰酸酯与多元醇化合物进行加聚反应可制得聚氨酯，并以此为基础进入工业化应用，英美等国1945～1947年从德国获得聚氨酯树脂的制造技术于1950年相继开始工业化。日本1955年从德国Bayer公司及美国DuPont公司引进聚氨酯工业化生产技术。20世纪50年代末我国聚氨酯工业开始起步，近十几年发展较快。

制备来源

由二元或多元异氰酸酯与二元或多元羟基化合物作用而成的高分子化合物。

聚氨基甲酸酯，是分子结构中含有—NHCOO—单元的高分子化合物，该单元由异氰酸基和羟基反应而成，反应式如下：

-N=C=O+HO-→-NH-COO-

聚氨酯的发现：20世纪30年代，德国Otto Bayer 首先合成了TPU。在1950年前后，TPU作为纺织整理剂在欧洲出现，但大多为溶剂型产品用于干式涂层整理。20世纪60年代，由于人们环保意识的增强和政府环保法规的出台，水系TPU涂层应运而生。70年代以后，水系PU涂层迅速发展，PU涂层织物已广泛应用。80年代以来，TPU的研究和应用技术出现了突破性进展。与国外相比，国内关于PU纺织品整理剂的研究较晚。

主要用途

根据所用原料的不同，可有不同性质的产品，一般为聚酯型和聚醚型两类。可用于制造塑料、橡胶、纤维、硬质和软质泡沫塑料、胶粘剂和涂料等。

生产规模

经过60多年的发展，聚氨酯已成为一种重要的合成树脂品种。世界聚氨酯消耗量1999年估计达7.7Mt，2000年聚氨酯总产量达到8.5Mt。近年来亚太地区成为世界聚氨酯工业发展最快的地区，而中国又是最具发展潜力的国家。据估计，1998年聚氨酯制品总产量约为770kt(扣除溶剂后约为555kt)，2000年约为920kt，预计到2005年聚氨酯材料需求量将达1.4～1.5Mt。

生产技术

20世纪40年代，德国Bayer实验室用二异氰酸酯及多元醇为原料，制得了硬质泡沫塑料等聚氨酯样品。美国于1946年起开展了硬质聚氨酯泡沫塑料的研究，产品用于飞机夹心板材部件。1952年，Bayer公司报道了聚酯型软质聚氯酯泡沫塑料中试研究成果；1952～1954年，又开发连续方法生产聚酯型软质聚氨酯泡沫塑料技术，并开发了相应的生产设备；1961年，采用蒸气压较低的多异氰酸酯PAPI制备硬质聚氨酯泡沫塑料，提高了硬质制品的性能和减少了施工时的毒性，并应用于现场喷涂工艺，使硬质泡沫塑料的应用范围进一步扩大。由于价格较低的聚醚多元醇在60年代的大量生产，以及一步法和连续法软泡生产工艺及设备的开发，聚氨酯软泡获得应用。60年代中期，冷熟化半硬泡和自结皮模塑泡沫被开发，70年代在高活性聚醚多元醇的基础上开发了冷熟化高回弹泡沫。70年代开发了聚氨酯软泡的Maxfoam平顶发泡工艺、垂直发泡工艺，使块状聚氨酯软泡的工艺趋于成熟。后来，随着各种新型聚醚多元醇及匀泡剂的开发，还开发了各种模塑聚氨酯泡沫塑料。

发泡工艺

聚氨酯发泡工艺分为如下三种：

一、预聚体法

预聚体法发泡工艺是将（白料）和（黑料）先制成预聚体，然后在预聚体中加入水、催化剂、表面活性剂、其他添加剂等在高速搅拌下混合进行发泡，固化后在一定温度下熟化即可。

二、半预聚体法

半预聚体法的发泡工艺是将部分聚醚多元醇（白料）和二异氰酸酯（黑料）先制成预聚体，然后将另一部分的聚醚或聚酯多元醇和二异氰酸酯、水、催化剂、表面活性剂、其他添加剂等加入，在高速搅拌下混合进行发泡。

三、一步发泡工艺

将聚醚或聚酯多元醇（白料）和多异氰酸酯（黑料）、水、催化剂、表面活性剂、发泡剂、其他添加剂等原料一步加入，在高速搅拌下混合后进行发泡。

一步发泡工艺是目前普遍采用的工艺。另外还有手工发泡法，那是最简便的方法，将所有原料准确称量后，置于一个容器中，然后立即将这些原料混合均匀，注入模具或需要充填泡沫塑料的空间中即可。注意：称量时一定要将多异氰酸酯（黑料）最后称入。

聚氨酯硬泡一般为室温发泡，成型工艺比较简单。按施工机械化程度可分为手工发泡及机械发泡；按发泡时的压力可分为高压发泡及低压发泡；按成型方式可分为浇注发泡及喷涂发泡。

产品应用

目前聚氨酯泡沫塑料应用广泛。软泡沫塑料主要用于家具及交通工具各种垫材、隔音材料等；硬泡沫塑料主要用于家用电器隔热层、屋墙面保温防水喷涂泡沫、管道保温材料、建筑板材、冷藏车及冷库隔热材等；半硬泡沫塑料用于汽车仪表板、方向盘等。市场上已有各种规格用途的泡沫塑料组合料(双组分预混料)，主要用于(冷熟化)高回弹泡沫塑料、半硬泡沫塑料、浇铸及喷涂硬泡沫塑料等。

聚氨酯弹性体可在较宽的硬度范围具有较高的弹性及强度、优异的耐磨性、耐油性、耐疲劳性及抗震动性，具有“耐磨橡胶”之称。聚氨酯弹性体在聚氨酯产品中产量虽小，但聚氨酯弹性体具有优异的综合性能，已广泛用于冶金、石油、汽车、选矿、水利、纺织、印刷、医疗、体育、粮食加工、建筑等工业部门。

PU是聚氨酯，PU皮就是聚氨酯成份的表皮。现在服装厂家广泛用此种材料生产服装，俗称仿皮服装.PU 是英文polyurethane的缩写，化学中文名称 聚氨酯 其质量也有好坏，好的包包多采用进口PU 革

PU配皮是一般其反面是牛皮的第二层皮料，在表面涂上一层PU树脂，所以也称贴膜牛皮。其价格较便宜，利用率高。其随工艺的变化也制成各种档次的品种，如进口二层牛皮，因工艺独特，质量稳定，品种新颖等特点，为目前的高档皮革，价格与档次都不亚于头层真皮。

PU皮与真皮包各有特点，PU皮包外观漂亮，好打理，价格较低，但不耐磨，易破；真皮价格昂贵，打理麻烦，但耐用。

聚氨酯涂层剂

聚氨酯涂层剂是当今发展的主要种类，它的优势在于：涂层柔软并有弹性；涂层强度好，可用于很薄的涂层；涂层多孔，具有透湿和通气性能；耐磨，耐湿，耐干洗。 其不足在于：成本较高；耐气候性差；遇水、热、碱要水解。

TPU涂层剂按组成分类有：聚酯系聚氨酯；聚醚系聚氨酯；芳香族异氰酸酯系聚氨酯；脂肪族异氰酸酯系聚氨酯。按使用上采用的介质分为溶剂类和水系类。

在大分子主链上含有—NHCOO—基团的重复结构单元的聚合物统称为聚氨基甲酸酯，简称聚氨酯（PU）。它是由有机多异氰酸酯与聚醚型或聚酯型多元醇反应制得。人们常见的聚氨酯塑料多以软、硬泡沫体的形式出现。

硬质聚醚型塑料

（Rigid Polyether Polyurethane Foams)

理化性质

密度：0.04～0.06g/cm3(25 摄氏度)，拉伸强度：0.147MPa，弯曲强度：0.196MPa，导热系数：0.035W/(m.K) 。该制品最大特点是：可根据具体使用要求，通过改变原料的规格、品种和配方，合成所需性能的产品。该产品质轻（密度可调），比强度大，绝缘和隔音性能优越，电气性能佳，加工工艺性好，耐化学药品，吸水率低，加入阻燃剂，亦可制得自熄性产品。该材料与聚醚型同一密度的硬泡相比，有较高的拉伸强度和较好的耐油、耐溶剂和耐氧化性能，但聚酯粘度大，操作较困难。

主要用途

主要用于冷库、冷罐、管道等部门作绝缘保温保冷材料，高层建筑、航空、汽车等部门做结构材料起保温隔音和轻量化的作用。超低密度的硬泡可做防震包装材料及船体夹层的填充材料。

软质聚醚型塑料

（Flexible Polyether Polyurethane Foams）

理化性质

密度：0.03～0.07g/cm3 ，拉伸强度：8.83～117kPa ，伸长率（%）：150～300。弯曲强度：0.196MPa，导热系数：0.034～0.041W/(m.K)。熔点（℃）：170～190。

主要用途

不同密度的软泡沫塑料，其主要用途有些差别。软质聚酯型聚氨酯泡沫塑料（Flexible Polyester Polyurethane Foams）主要用作服装、鞋帽衬里，垫肩和精密仪器的防震包装等。

行业发展

纵观世界范围，西方发达国家聚氨酯行业早已进入成熟发展时期，进入创新研究发展阶段；亚洲市场增长迅速，众多跨国化工企业已将业务重点和研发中心纷纷转移至亚洲甚至中国市场；中东地区聚氨酯市场发展尚处起步阶段。

总的来说，由于近十几年国民经济的高速发展，中国聚氨酯工业，包括从基本原料到制品和机械设备，已具有相当的规模。2005年中国聚氨酯产量约300万吨，产值约600亿元，比2001年的122万吨、约200亿元分别增长了146%和200%，产量年均增长率高达25%，产值年均增长率在30%以上。2005年，中国消费了51万吨MDI、36万吨TDI和88.9万吨聚醚多元醇。随着聚氨酯的广泛应用，其原料的需求也大幅增长。

目前，已有众多中外企业涉足聚氨酯行业，如烟台万华、上海华谊、高桥石化、上海氯碱化工、北方化学、上海联景集团等均占有自己的一席之地，而国外聚氨酯企业包括拜耳、巴斯夫、亨斯迈、陶氏化学、GE、科聚亚、德固赛等知名公司也有一定的市场，中国市场的诱惑力更吸引了马来西亚、印度、日本、韩国等国的客户和厂商。

近十年来，虽然中国聚氨酯的年均增长率为GDP的两倍，但中国人均聚氨酯的消费量仍未达到世界平均水平。2004年中国人均MDI的消费量为0.35千克，而世界平均水平为0.51千克。按人均GDP发展和聚氨酯增长率推算，中国聚氨酯产业仍处于快速增长时期。

未来中国聚氨酯工业的发展将主要受五大方面的拉动，即人口总量、汽车工业、建筑节能、环保要求的提高以及休闲娱乐业。“十一五”期间中国PU产品消费量，将保持15%的年平均增长率，届时，中国将是全球最大PU产品制造和消费中心。

施工工艺

适用范围

各种设有防护层的屋面防水工程，卫生间、地下建筑防水工程等。

施工准备

1.主体材料：

甲组份（预聚体）

乙组份（固化体）

2.施工工具：

名称　用途　名称　用途

电动搅拌机　混合甲、乙料用　油漆刷　刷底胶用

拌料桶　混合甲、乙料用　滚动刷　刷底胶用

小型油漆桶　装混合料用　小抹子　修补基层用

塑料刮板　涂刮混合料用　油工铲刀　清理基层用

铁皮小刮板　在复杂部位涂刮混合料　墩布　清理基层用

橡胶刮板　涂刮混合料用　50kg磅秤　配料称量用

工艺流程

基层表面处理→涂聚氨酯底涂料→局部增强→涂刮聚氨酯涂料一、二、三遍→表面保护或修饰

基层要求及处理

1.防水基层应按设计要求用1∶3 的水泥砂浆抹成1/50 的泛水坡度，其表面要抹平压光，不允许有凹凸不平、松动和起砂掉灰等缺陷存在。排水口或地漏部位应低于整个防水层，以便排除积水。有套管的管道部位应高出基层表面20mm 以上。阴阳角部位应做成半径10mm 的小圆角，以便涂料施工。

2.所有管件、卫生设备、地漏或排水口等必须安装牢固，接缝严密，收头圆滑，不得有任何松动现象。

3.施工时，传统聚氨酯防水涂料施工时，防水基层应基本呈干燥状态，含水率小于9%为宜，其简单测定方法是将面积为1㎡、厚度为1.5～2.0mm 的橡胶板覆盖在基层面上，放置2～3 小时，如覆盖的基层表面无水印，紧贴基层一侧的橡胶板又无凝结水印，根据经验说明其含水率已小于9%， 符合施工要求。西安雨中情防水材料有限责任公司生产的911型聚氨酯涂料无这项要求，只要基层无明水即可施工。

4.施工前，先以铲刀和扫帚将基层表面的突起物、砂浆疙瘩等异物铲除，并将尘土杂物彻底清扫干净。对阴阳角、管道根部、地漏和排水沟口等部位更应认真清理，如发现有油污、铁锈等，要用钢丝刷、砂纸和有机溶剂等将其彻底清除干净。

施工要求

1.涂布底胶：此工序相当于传统沥青防水施工涂刷冷底子油，其目的是隔断基层潮气，防止防水涂膜起鼓脱落；加固基层，提高涂膜与基层的粘结强度，防止涂层出现针气孔等缺陷。我公司建议用聚氨酯底胶作为基层处理。

聚氨酯底胶的配制：将聚氨酯甲料、乙料按比例1：2～3（重量比）配合(其它涂层按产品规格规定比例配合)。当乙料较稠时，可用专用稀释剂稀释，切不可用含酸性或含油性稀释剂稀释，以免影响原产品质量。在配制时，应先把乙料稀释搅拌2-3分钟，如不需稀释，可直接用甲乙组分配和搅拌5-10分钟，把搅拌器提起，可见到均匀液体慢慢滑自容器为佳，同时应注意，打开料应立刻盖严，以免凝固报废，混合料应根据实际用量，即配即用。（注意：991型施工混合时应将甲料倒入乙料中进行搅拌，与911型、851型相反）

2.局部增强：对伸缩缝、控制缝、阴阳角、管道缝等处，可由一层加筋布增强，固化后再进行整体防水施工。

3.第一遍涂层施工：在底胶基本干燥固化后，用塑料或橡胶刮板均匀涂刮一层涂料，涂刮时要求均匀一致，不可过厚或过薄，涂刮厚度一般为0.8mm左右为宜。开始涂刮时，应根据施工面积大小、形状和用料，统一考虑施工退路和涂刮顺序。

4.第二遍涂层施工：在第一遍涂层基本固化后，再在其表面刮涂第二遍涂层，涂刮方法同第一遍涂层。为了确保防水工程质量，涂刮的方向必须与第一层的涂刮方向垂直。重涂时间的间隔，由施工时的温度和涂膜固化的程度（以手触不粘）来确定。

5.在第二遍涂膜固化后，再按上述方法涂刮第三遍涂膜。

6.铺贴保护层或饰面材：在第三遍涂膜施工完毕又未完全固化时，可在其表面稀撒上少量干净的砂粒（直径不大于2mm），以增加涂膜层与将要覆盖的水泥砂浆之间的粘结能力。当涂膜固化完全和检查验收合格后，即可抹水泥砂浆保护层或粘贴面砖，马赛克等饰面层。

7.两布三涂的施工工艺：这种工艺目前市场采用不是很多，这种工艺的操作方法是：按照上述的描述对于基层等的处理是一样的，在涂刷完第一遍过后，将玻璃丝网格布均匀铺贴在上面，靠聚氨酯的粘接力将其粘牢，第一遍干燥后按同样的方法进行第二遍，待全部干燥后，最后按照上面的要求涂刷一遍聚氨酯防水涂料。卫生间、厨房及屋面的施工方法一致。需要注意的是玻璃丝网格在铺贴时要求平整，由于卫生间的空间相对较小，在进行网格布铺贴时应对其进行前期处理。其他要求同聚氨酯传统施工工艺要求一致。

注意事项

1.当涂料粘度过大，不便进行刮涂施工时，可加入少量的专用稀释剂进行稀释，以降低粘度， 加入量不得大于乙料的10%。(注：用户若需稀释聚氨酯，必须使用本公司配套的稀释剂。若购买市场二甲苯、汽油等其它稀释剂，造成的质量问题，本公司概不负责。)

2.气孔、气泡：材料搅拌方式及搅拌时间未使材料拌合均匀；施工时应采用功率、转速不过高的搅拌器。另一个原因是基层处理不洁净，做涂膜前应仔细清理基层，不得有浮砂和灰尘，基层上更不应有孔隙，涂膜各层出现的气孔应按工艺要求处理，防止涂膜破坏造成渗漏。

3.起鼓：基层有起皮、起砂、开裂、不干燥，使涂膜粘结不良；基层施工应认真操作、养护，待基层干燥后，先涂底层涂料，固化后，再按防水层施工工艺逐层涂刷。

4.涂膜翘边：防水层的边沿、分项刷的搭接处，出现同基层剥离翘边现象。主要原因是基层不洁净或不干燥，收头操作不细致，密封不好，底层涂料粘结力不强等造成翘边。故基层要保证洁净、干燥，操作要细致。

5.破损：涂膜防水层分层施工过程中或全部涂膜施工完，未等涂膜固化就上人操作活动，或放置工具材料等，将涂膜碰坏。划伤。施工中应保护涂膜的完整。

6.施工时应注意防火，施工人员应采取防护措施，施工现场要求通风良好，以防溶剂中毒。

7.如发现工料有沉淀现象，应搅拌均匀后再使用，以免影响质量

8.甲、乙两种材料均为铁桶包装，易燃、有毒，贮存时应密封，放在阴凉、干燥、无强日光直晒的场地。

9.施工温度宜在5℃以上。

用作鲨鱼皮泳衣

鲨鱼皮泳衣是人们根据其外形特征起的绰号，它的核心技术在于模仿鲨鱼的皮肤。生物学家发现，鲨鱼皮肤表面粗糙的V形皱褶可以大大减少水流的摩擦力，使身体周围的水流更高效地流过，鲨鱼得以快速游动。快皮的超伸展纤维表面便是完全仿造鲨鱼皮肤表面制成的。此外，这款泳衣还充分融合了仿生学原理：在接缝处模仿人类的肌腱，为运动员向后划水时提供动力；在布料上模仿人类的皮肤，富有弹性。实验表明，鲨鱼皮的纤维可以减少3% 水的阻力，这在1%秒就能决定胜负的游泳比赛中有着非凡意义。根本原因：“鲨鱼皮”使用了能增加浮力的聚氨酯纤维材料。

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