混煉型聚氨酯橡膠簡述

摘要：混煉型聚氨酯橡膠因其基本組分可變而使其性能變化范圍較其它合成橡膠或天然橡膠大得多。

混煉型聚氨酯橡膠有多種類型，性能千差萬別。由于相關知識和技術的缺乏，錯誤地選擇混煉型聚氨酯橡膠的類型、不適當的配方設計或不適當的工藝條件，是造成混煉型聚氨酯橡膠在全世界橡膠工業領域應用不夠廣泛的主要因素。

德國Otto Bayer教授于1937年發明了聚氨酯彈性體。

在20世紀50年代，橡膠工業，特別是輪胎工業促進了聚氨酯彈性體在橡膠工業中的應用。

在50年代末期，美國橡膠公司（即后來的Uniroyal公司）、Du Pont公司和Bayer公司都開發了混煉型聚氨酯橡膠。

在60年代，混煉型聚氨酯的生產迅速增長。通用輪胎公司、Goodyear公司、Michelin公司、美國氰胺公司、Thiokol公司和Witco公司也開發了混煉型聚氨酯橡膠。

在70年代，因所有這些產品都存在工藝性能不好，以及綜合性能經常不能滿足要求的問題。生產過程非常困難，導致材料性能不穩定。并且，因為鋼絲帶束子午線輪胎的研制成功，使輪胎工業喪失了對混煉型聚氨酯橡膠的興趣，Michelin公司和通用公司停止了混煉型聚氨酯橡膠的生產。隨后，美國氰胺公司、Witco公司和Thiokol公司也停止了它們各自混煉型聚氨酯橡膠產品的生產。

90年代以來，Bayer公司逐步把全球的混煉型聚氨酯橡膠機構都集中到了Rhein Chemie分部。2002年美國TSE公司比康普頓公司購買了混煉型聚氨酯橡膠產品系列。TSE公司是世界最大的混煉型聚氨酯橡膠生產廠家，其次是Rhein Chemie公司。 我國的混煉型聚氨酯橡膠是60年代中期由山西省化工研究所仿制美國Genthene S牌號的混煉型聚氨酯橡膠HA-1，屬于聚酯型過氧化硫化的混煉型聚氨酯橡膠。在90年代初在HA-1的基礎又推出了HA-5型橡膠，克服HA-1膠低溫結晶、合成工藝難掌握的問題。南京橡膠廠曾合成過不飽和聚酯混煉型聚氨酯橡膠，但市場上未見其工業化產品。

1混煉型聚氨酯橡膠存在的必要性

近年來，我們已經目睹了新型特種聚合物的巨大發展。例如，氫化丁腈橡膠（HNBR）、氯醚橡膠（ECO）、新型過氧化物硫化氟橡膠及其他橡膠。由于我們要這些新型聚合物和過去所有熟知的合成橡膠中有廣闊的選擇余地，我們不得不問自己，混煉型聚氨酯橡膠是否真的有存在的必要性？現在答案比差前任何時候都要清晰，那就是很有必要。

不但特殊性能要求越來越高（例如耐油和耐燃油、耐熱穩定性、低溫柔性、高硬度等），而且對產品的綜合性能提出了更高要求。混煉型聚氨酯橡膠因其基本組分可變而使其性能變化范圍較其他合成橡膠大得多。通過采用各種各樣的混煉型聚氨酯橡膠，可能獲得以下各項性能：機械性能例如耐磨性和拉伸強度比所有已知的天然橡膠或合成橡膠好的多。特別是在高硬度下，混煉膠可保持較好的流動性，硫化膠除具有彈性、耐磨性好外，還具有較好的綜合機械性能；硬度范圍各種各樣的混煉型聚氨酯橡膠可有針對性加工成25A到60D不同硬度的膠料，并使其綜合性能達到較好水平；耐油和耐燃油好于NBR或HNBR。在ASTMT1號和2號標準油中，該種橡膠未發生溶漲，同時物理機械性能也沒有降低。甚至在接近最高使用溫度時，其在容易產生溶漲的3號標準油中這些硫化膠仍基本未變；氣體滲透性低，可以與IIR橡膠媲美。在這點上，通過過氧化物交聯的橡膠具有特別突出的性能；耐臭氣性與EPDM相當。過氧化物和異氰酸酯硫化的混煉型聚氨酯橡膠具有飽和的網狀結構。因此這些橡膠基本上不能被臭氣破壞。甚至當硫磺硫化時，由于雙鍵被固定在聚合物的側鏈上，因而對臭氣仍具有較高的抗耐性；耐高溫性能常規品種的混煉型聚氨酯橡膠只能長期在80℃以下使用。但有些品種可耐110℃高溫，間歇耐高溫可達150℃；低溫柔性可以達到-55℃。有一點非常有利，即在某些應用中，即使當溫度低于其玻璃化溫度時，該橡膠仍不脆化。根據填料的填充量以及橡膠類型的不同，其脆化溫度甚至可低至-70℃；加工性能可以根據不同硬度，選擇聚合不同門尼粘度的橡膠。例如廣州華工百川公司UR101橡膠有較好的加工性能，不論是在開煉機上還是在密煉機中混煉均沒問題，并可進行擠出、纏繞、注射成型等加工和用蒸汽作為硫化介質進行硫化成型；儲存性能儲存性能穩定。例如廣州華工百川公司UR101橡膠常溫下儲存4 年，物理機械性能無明顯變化。UR101加工成混煉膠在常溫下儲存6個月，性能也沒明顯變化。

2混煉型聚氨酯橡膠的多樣性

混煉型聚氨酯橡膠可以根據化學基團分類，也可以根據硫化方法來分類。對于多元醇，既可以采用聚醚，也可以是采用酯。聚醚和聚酯多元醇又有很多品種。二異氰酸酯組分可以是芳香族二異氰酸酯；也可以是脂肪族二異氰酸酯。芳香族二異氰酸酯賦予膠料較好的機械強度，而脂肪族二異氰酸酯賦予膠料較好的耐熱性和耐水解性。如果要生產淺色和彩色產品，也需要采用脂肪族二異氰酸酯。

3混煉型聚氨酯橡膠的性能

所有的混煉型聚氨酯橡膠都具有極好高的機械強度和優良的耐化學藥品性，但是要根據對硫化產品的要求以及所采用的加工設備，選擇合適的混煉型聚氨酯橡膠類型，并進行合理的配方設計。一般來說，聚醚混煉型聚氨酯橡膠具有優異的耐水解性；而聚酯混煉型聚氨酯橡膠具有優異的耐油性和耐燃油性。過氧化物硫化賦予產品最佳的耐熱性和最低的壓縮永久變形。硫磺硫化膠料的加工靈活，而異氰酸酯硫化適合于高硬度產品。表表表表1和表表表表2分別列出了混煉型聚氨酯橡膠的性能以及主要用途

4國外主要產品介紹

4.1TSE公司的混煉型聚氨酯橡膠品種

4.1.1聚酯混煉型聚氨酯橡膠

Millathane®66 可過氧化物硫化，聚酯混煉型聚氨酯橡膠。密度1.19g/cm3。

Millathane®76 硫磺或過氧化物硫化，聚酯混煉型聚氨酯橡膠。密度1.22g/cm3。

Millathane®5004 過氧化物硫化，加工性能優異，可注模加工的聚酯混煉型聚氨酯橡膠。密度 1.21g/cm3。

Millathane®28 最新產品，抗透氣、密封性能特別突出，耐低溫性能良好，只能過氧化物硫化。密度1.19g/cm3。

Millathane®HT 硫磺或過氧化物硫化，且能承受高溫，長期使用能承受121℃的高溫，而間歇承受的溫度高達149℃。密度1.12g/cm3。

4.2Rhein Chemie公司混煉型聚氨酯橡膠品種

4.2.1聚酯混煉型聚氨酯橡膠

Urepan 600 異氰酯酯硫化，聚酯型混煉型聚氨酯橡膠。密度1.2 g/cm3。

Urepan 640G 過氧化物硫化，聚酯型混煉型聚氨酯橡膠。密度1.2 g/cm3。

Urepan 641G 過氧化物硫化，聚酯型混煉型聚氨酯橡膠。密度1.2 g/cm3。

Urepan 643G 過氧化物硫化，聚酯型混煉型聚氨酯橡膠。密度1.2 g/cm3。

4.2.2聚醚混煉型聚氨酯橡膠

Urepan 50EL 06 G 硫磺或過氧化物硫化，聚醚型混煉型聚氨酯橡膠。密度1.05g/cm3。

6 結論

幾乎沒有哪一種彈性體的綜合性能可與混煉型聚氨酯橡膠相比。但是，由于混煉型聚氨酯橡膠的化學組成多種多樣，性能千差萬別，在具體應用時必須精心選擇合適的類型及合適的硫化體系。由于相關知識和技術的缺乏，所以錯誤地選擇混煉型聚氨酯橡膠的類型、不適當的配方設計或不適當的工藝條件，是造成混煉型聚氨酯橡膠在全世界橡膠工業領域應用不夠廣泛的主要因素。綜上所述，這些年混煉型聚氨酯橡膠有了較大進步，生產混煉型聚氨酯橡膠的企業應較好的提供相應的技術支持和產品宣傳，讓更多的橡膠應用研究和制品開發的同仁投入到混煉型聚氨酯橡膠應用工作當中去，使混煉型聚氨酯橡膠在其合適的應用領域得到較快的發展。