聚氨酯

更新时间:2024-09-18 15:04

聚氨酯(PU),全名为聚氨基甲酸酯,是由多元醇和多异氰酸酯经缩聚反应形成且力学性能优异的高分子材料,可塑性极强。其合成最早可以追溯到1937年,Byaer教授以1,6-己二异氰酸酯与1,4-丁二醇为原料,最先合成了直链线性聚氨酯树脂。聚氨酯的几种主要分类包括聚醚型、聚酯型、聚酰亚胺型、聚脲型等,他们可制成聚氨酯塑料(以泡沫塑料为主)、聚氨酯纤维(中国称为氨纶)、聚氨酯橡胶及弹性体等材料。

理化性质

物理性质

物理性质:聚氨酯的物理性质因其种类而异,一般而言,聚氨酯的密度在1.2到1.3 g/cm3之间,具有高密度、高强度、高韧性、高耐磨性等特点。聚氨酯具有黄或棕黄色的粘稠液体外观,不溶于水,但可以溶于苯乙烯、二甲苯等有机溶剂。其熔点、相对密度、溶解性等理化性质因具体类型而有所不同。

化学性质

物理性质:聚氨酯的物理性质因其种类而异,一般而言,聚氨酯的密度在1.2到1.3 g/cm3之间,具有高密度、高强度、高韧性、高耐磨性等特点。聚氨酯具有黄或棕黄色的粘稠液体外观,不溶于水,但可以溶于苯乙烯、二甲苯等有机溶剂。其熔点、相对密度、溶解性等理化性质因具体类型而有所不同。

计算化学数据

分子量:302.37g/mol

准确质量:302.18417193

同位素质量:302.18417193

复杂度:230

可旋转化学键数量:11

氢键供体数量:3

氢键受体计数:7

拓扑极表面积:120

重原子数量:21

确定原子立构中心数量:0

不确定原子立构中心数量:0

确定化学键立构中心数量:0

不确定化学键立构中心数量:0

同位素原子计数:0

共价键单元数量:2

发展概况

聚氨酯(PU)最早是在20世纪30年代,由德国科学家研发而成,德国科学家将液态的异氰酸酯和液态聚醚或二醇聚酯缩聚生成一种新型材料,该材料的物理性能参数与当时的聚烯烃材料并不相同,科学家将其命名为聚氨酯。随着第二次世界大战结束,美国化工制造业蓬勃发展,并在20世纪50年代合成了聚氨酯软质泡沫塑料,这是当时化工行业具有里程碑意义的研究,为日后聚氨酯行业发展提供了坚实的技术基础。

主要原料市场概况

聚氨酯主要原料包括二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)、甲苯二异氰酸酯(TDI)、聚丙二醇(PPG),目前都已成为国际化商品。这些原料的生产技术和设备都很复杂,产品竞争相当激烈,长期发展的结果使生产相对集中。

异氰酸酯是异氰酸的各种酯类总称。若以-NCO基团的数量分类,包括单异氰酸酯R-N=C=O和二异氰酸酯O=C=N-R-N=C=O及多异氰酸酯等;也可以分为脂肪族异氰酸酯和芳香族异氰酸酯,目前芳香族异氰酸酯的使用量最大,如甲苯二异氰酸酯TDI、二苯基甲烷二异氰酸酯MDI。

(1)甲苯二异氰酸酯TDI(相对分子量174.16)

TDI为淡黄色或无色具有刺激性气味的透明液体,具有较好的经济性、存储性、运输便利等优点,但是不耐黄变.其反应活性较高,主要是结构中苯环的吸电子作用,合成时需要控制反应温度(图1)。

(1)甲苯二异氰酸酯TDI(相对分子量174.16)

TDI为淡黄色或无色具有刺激性气味的透明液体,具有较好的经济性、存储性、运输便利等优点,但是不耐黄变.其反应活性较高,主要是结构中苯环的吸电子作用,合成时需要控制反应温度(图1)。

主要分为2,4-TDI,2,6-TDI.1 2种同分异构体。工业主要分为3种:(1)TDI-100含2,4-TDI 100%;(2)TDI-80含2,4-TDI 80%,2,6-TDI 20%;(3) TDI-65含2,4-TDI 65%,2,6-TDI35%,其中TDI-80最为常见。

(2)二苯基甲烷二异氰酸酯MDI (相对分子量250.26)

MDI主要有纯MDI、聚合MDI、液化MDI、粗MDI等(图2)。纯MDI为白色或浅黄色固体,具有毒性,常温下不稳定,易自聚,需要在5℃以下保存。聚合MDI为棕褐色透明液体,常温下保存即可。粗MDI是聚合MDI和纯MDI的混合物,也称PAPI。MDI的分子规整性、硬度、耐溶剂性、耐水性都较好,但是不耐黄变,主要用于塑胶跑道、软硬泡等原料。

实际工业生产中,TDI与MDI为替代品,TDI体系生产的泡沫密度比较大,MDI生成的聚氨酯模塑性较好。

MDI的生产技术和设备要求都比较复杂,生产技术被全球数个巨型企业控制。全球95%以上的MDI生产企业集中在亚洲和欧洲地区。二者相比,欧洲市场的增长速度不及亚洲,但是其MDI产业起步早,市场也较为成熟。

2015年6月1日中韩自由贸易协议签订后,聚氨酯原料的税率发生了变化,中国聚合MDI出口税率下降的速度较进口税率下降的速度快。随着国内聚合MDI市场产能、产量的增加,进口依存度降低,出口依存度增加。

(3)聚氧化丙烯二醇PPG

聚醚多元醇的醚键易于旋转,可以制备柔顺性较好的水性聚氨酯,且醚键耐水解,聚氨酯耐水解性较好,但是其碳原子易被氧化,因此材料热稳定性较差(图3)。PPG是生产聚氨酯产品的主要原材料之一,在聚氨酯泡沫塑料中的使用量可以达到90%以上,使用量占比最大。由于聚醚多元醇的生产装置规模较大,生产能力主要集中在巴斯夫、拜耳、陶氏化学、壳牌等几家大型跨国公司。中国的聚醚多元醇生产厂家只有通过技术引进、自主研发等形成了一定规模。近年来,随着大型厂家的扩产,聚醚多元醇的品种规格基本齐备,产品质量及稳定性也大幅提高。

分类

按照外观分类

根据聚氨酯外观(分散形态及粒径大小)分类:聚氨酯水溶液(Aqueous solution)、聚氨酯分散液(Dispersions)、聚氨酯乳液(Emulsion) (表1)。

按照亲水性基团分类

根据含有离子基团及电荷种类的不同分类:阴离子型(Anionic)、阳离子型(Cationic)、非离子型(Non-ionic)(表2)。

按照使用形式分类

根据使用形式可分为单组分(Single component)、双组分(Two-component)两类(表3)。

聚氨酯改性研究现状

水性聚氨酯(WPU)种类繁多,具有功能性强、挥发性弱、气味小、耐磨性好等优点,广泛应用于各行各业。但是耐水性较差,耐热性差一定程度上限制了水性聚氨酯的发展,可通过改性进行处理。

一般通过丙烯酸改性、有机氟改性、有机硅改性、纳米材料改性、环氧树脂改性、生物基材料改性、交联改性。除此以外通过聚氨酯改性其他材料也是研究热点。

(1) 丙烯酸改性

丙烯酸具有良好的光稳定性、耐气候性、耐酸碱性、耐水性且不易黄变,价格低廉。目前丙烯酸改性主要采用嵌段、接枝、核一壳乳液聚合等方法。通过丙烯酸改性,可以提升聚氨酯的附着力、耐气候性、含固量,采用这种方法制备的价格低廉的聚氨酯具有广阔的应用前景,目前在多领域广泛应用。比如,采用丙烯酸聚氨酯与疏水性ZnO杀菌悬浮液制备了超疏水层,用反应性乳化剂代替传统乳化剂,制备粒径小、分布窄的高含固量的水性聚氨酯,或通过丙烯酸六氟丁酯(FA)来提高胶膜热稳定性和拉伸强度。

(2)有机氟改性

有机氟中的氟原子具有C一F键键能较高,键长较短,具有较好的耐水性、耐化学溶剂、耐热性、耐生物性、耐磨性、绝缘性。将有机氟引入聚氨酯是常见的改性方法之一,改性后的聚氨酯胶膜,耐热性能、耐水性能提升。

(3)有机硅改性

有机硅主链含有Si—O—Si键,侧基是由有机基团与硅原子相连形成,具有热稳定性、耐水性、耐候性、耐腐蚀、无毒无味和生物相容性等优点。采用有机硅改性聚氨酯可以提升胶膜的机械性能,赋予聚氨酯耐水性、耐候性、低表面能等特性。目前主要采用5种方法:(1)硅醇改性法;(2)氨烷基聚硅氧烷改性法;(3)羟烷基聚硅氧烷改性法;(4)烷氧基硅烷交联改性法;(5)笼型倍半硅氧烷(POSS)改性法。经过改性,有效提高了材料性能。

(4)纳米材料改性

纳米材料改性可提高胶膜的力学性能,赋予其隔热、疏水、导电性等功能,还可以形成开孔结构。目前主要以金属纳米材料、碳纳米材料为主,其中TiO2、石墨烯、碳纳米管研究广泛。改性聚氨酯主要应用于医药、航天、电子领域等。

(5)环氧树脂改性

环氧树脂具有环氧基、醚键、羟基等基团,具有良好的稳定性、力学强度、黏接性、固化收缩率小且价格低廉。改性方法主要是将环氧基团开环引入聚氨酯中,改性的聚氨酯乳液耐水性、耐溶剂性等性能提升。但是改性后脆性大、韧性不足,在高端领域应用受限,主要用于电子、航天、交通等领域 。

(6) 交联改性

交联改性是指聚氨酯分子与引入的分子之间发生交联,交联改性分为内交联、外交联与自交联。一般内交联改性的聚氨酯属于单组分聚氨酯,外交联改性的聚氨酯属于双组分聚氨酯,自交联改性是指引入或共混交联基团。改性后聚氨酯胶膜耐水性、耐热性、耐溶剂性及力学性能有显著提升。

(7)生物基材料改性

生物基材料主要是采用环境友好型材料对聚氨酯进行改性。例如:壳聚糖、木质素、纤维素等,具有可再生绿色环保等优点。

制品分类

聚氨酯制品主要包括以下几种:泡沫塑料、弹性体、纤维塑料、纤维、革鞋树脂、涂料、胶粘剂和密封胶等,其中泡沫塑料所占比重最大。

聚氨酯泡沫塑料

聚氨酯泡沫塑料分为硬泡和软泡2种,具有优良的弹性、伸长率、压缩强度和柔软性,以及良好的化学稳定性。此外,聚氨酯泡沫塑料还有优良的加工性、粘合性、绝热性等性能,属于性能优良的缓冲材料。

聚氨酯弹性体

聚氨酯弹性体由于其结构具有软、硬2个链段,因此可以通过对分子链的设计,赋予材料高强度、韧性好、耐磨、耐油等优异性能,被称为“耐磨橡胶”的聚氨酯同时具备了橡胶的高弹性和塑料的刚性。

聚氨酯纤维塑料

聚氨酯纤维塑料具有较高的拉伸强度和韧性,使其在许多应用中成为优选材料。具有良好的耐磨性和优异的耐油性,使其适用于需要抗磨损性能的应用,如绳索、运动鞋材料等,并可以在一些油脂和化学品存在的环境中保持性能稳定。聚氨酯纤维表现出较高的弹性和回弹性,使其在弹性要求较高的应用中得到广泛应用,例如弹性织物、弹簧等。

聚氨酯涂料

随着社会大众物质生活水平的不断提升与改善,聚氨酯涂料凭借其突出的性能优势,开始进入快速发展的全新阶段。据统计数据显示,自1980-2004年期间,各个行业领域中有关聚氨酯涂料的使用量呈现出了非常快速的发展趋势,聚氨酯涂料总使用量实现了自0.17万~20万t的突破式发展,聚氨酯涂料产量仅次于醇酸树脂漆涂料、丙烯酸树脂漆涂料以及酚醛树脂漆涂料,成为了涂料领域中的第四大品种,并且这一发展趋势延续至今,其产量以及使用范围仍然保持着非常快速的发展趋势。

从聚氨酯涂料研发应用的角度上来说,最为主流的仍然表现为双组分聚氨酯涂料,它在木器家具涂装等领域中应用范围不断扩大与提升。除此以外,单组分聚氨酯涂料仍然在汽车加工、地下室防水等领域中有着非常强的应用优势,此类涂料以聚氨酯为主要材料,在各类色漆以及清漆生产中有着非常好的应用价值。新研发丙烯酸聚氨酯漆选用缩二脲作为固化剂,在汽车修补用漆中的应用价值相当可靠。尤其对于轻型汽车、大型客车以及面包车而言,车辆加工中的涂装功能非常值得肯定,市场前景相当可观。在丙烯酸聚氨酯涂料基础之上研发的多类新型聚氨酯涂料还可以在其他制造加工领域中发挥应用价值,以满足家电、火车等加工物对加工质量所产生的要求。

除此以外,可适用于地板涂装、机床涂装、航空航天设备表面涂装等领域的专用聚氨酯涂料正处于加速开发与研究阶段当中。有关报道中针对目前聚氨酯涂料的分类、特点以及应用领域进行了综述与分析。

(1)水性聚氨酯涂料

1942年,德国P.Schlack首次合成水性聚氨酯乳液,聚氨酯发展进入新时代。1967年,美国率先实现产业化,而后1972年,德国Bayer公司的Dieterich,以二异氰酸酯和二元醇为原料,成功制备水性聚氨酯涂料,与P.Schlack合成相比,粒径更小(0.03~100.00μm)。

目前,全世界水性聚氨酯树酯年产量约为5万~6万t。水性聚氨酯涂料选用水作为涂料分散介质,整个聚氨酯涂料结构体系中有机溶剂较少存在,契合了当前环境保护对涂料领域所提出的节能减排要求,因而有关水性聚氨酯涂料在相关领域中的应用与发展问题日益受到业内人士的关注与重视。截至目前,虽然中国整个涂料领域中,有关聚氨酯涂料的应用比例仅在4%左右,但水性聚氨酯涂料的工程应用近年来正保持着近10%的增长速率。一般情况下,水性聚氨酯涂料无需额外添加分散剂或乳化剂,分子大小以及分子结构可以视情况作出适当的调节。鉴于这一特点,相较于传统意义上应用比较广泛的乳胶涂料而言,水性聚氨酯涂料能够具备更好的低温成膜特性,无需添加收益当比例的可塑剂以及成膜助剂。水性聚氨酯涂料相较于其他涂料而言,不但具有良好的外观,同时干燥时间短,在木器涂料领域中表现出了得天独厚的优势。传统意义上的溶剂型丙烯酸皮革涂料开始逐步被水性聚氨酯皮革涂料所取代,凭借在耐化学品以及耐低温性方面的优势,备受皮革涂料领域人员的关注与重视。除此以外,该类材料还在塑料、车辆、工业以及防腐等相关领域中发挥着非常确切的应用价值,具有相当广阔的发展空间。

水性聚氨酯涂料性能仍然存在一定的局限性,耐水性不足是影响水性聚氨酯涂料在实践中应用的最主要因素之一。除此以外,在工程施工期间,有关水性聚氨酯涂料的应用也存在一定的问题,如对于双组分水性聚氨酯涂料而言,掺入施工原料中后干燥速度相对比较缓慢,需要较长时间进行维护。在水性聚氨酯涂料与水反应的过程当中所产生的二氧化碳气泡可能大量残留于涂膜内,影响其性能。并且,高昂的成本也成为了影响水性聚氨酯涂料工业化应用的主要因素之一。更为关键的是,在水性聚氨酯涂料中,所添加的大量水性涂料可能对工程建筑中的铁质基材产生影响,导致闪蚀问题的产生,甚至影响表面涂料的湿润性与外观性能。针对上述问题,为促进水性聚氨酯涂料的进一步发展,后续应当将复合型改性水分散聚氨酯涂料作为发展方向与研究重点,尝试将一些功能较为特殊的分子结构,如含硅聚合物链、含氟聚合物链条引入聚氨酯链中,以改善涂膜综合性能,发挥其在耐高温、耐水以及耐候性方面的优势。也可将低VOC以及高性能双组分水性聚氨酯涂料作为研究开发的重点,在降低聚氨酯涂料成本的同时,提高使用效率。

(2)改性聚氨酯涂料

对于较为单一的聚氨酯涂料而言,在工业化生产应用过程当中,其外形、光泽度、耐水性以及硬度还存在一定的局限性,因此可以尝试通过研发改性聚氨酯涂料的方式,以提高其性能水平。当前技术水平下,聚氨酯材料可以适用的改性方式包括两种类型:第一种是通过化学方法干预的方式,使聚氨酯涂料能够具备两种或两种以上的特性; 第二种则是通过物理方法干预的方式,将特性互补的两种或两种以上树脂材料进行混合,使聚氨酯涂料能够具备多样化的性能。其中,对于有机硅材料而言,该材料具有无腐蚀、无毒性、耐燃性、耐臭氧性、耐气候老化性、电绝缘性等一系列特点与优势,在聚氨酯涂料改性加工中有着非常好的应用价值。Bayer公司率先进行了聚氨酯粉末涂料的基础研究和开发,成功研制了封闭的异氰酸酯交联体系,常用的是己内酰胺封闭的IPDI固化体系,其固化温度在170 ℃以上,这种高温固化有利于涂膜的高度流平,是无挥发性副产物放出的品种。既往报道中也指出,尝试将有机硅材料与聚氨酯涂料相结合,应用适当方法进行改性加工,能够明显克服聚氨酯材料存在的性能缺陷,对扩大聚氨酯材料应用领域而言有非常确切的价值。同时,聚硅氧烷的化学结构较为特殊,表现出优秀的稳定性、生物相容性、电绝缘性以及耐高低温性。自20世纪40年代开始被广泛应用于工业化生产实践中,在改性聚氨酯材料研发过程当中,可以尝试以聚硅氧烷为软段,合成聚硅氧烷-聚氨酯嵌段共聚物,以突出聚氨酯以及聚硅氧烷两者的优势,彰显该改性聚氨酯涂料在表面富集性、介电性以及生物相容性方面的突出优势,有非常大的应用空间与发展潜力。

(3)环保型聚氨酯涂料

受到环境保护要求以及整个涂料行业可持续性发展要求的影响,业内有关人员必须积极探索并研发具有环保效益的聚氨酯涂料产品,如光固化聚氨酯涂料、高固含量低黏度聚氨酯材料、以及粉末聚氨酯材料等。以粉末剂方式所呈现的聚氨酯涂料能够具备良好的物理机械性能以及耐化学品性能,同时还表现出了良好的外形美观性。水性聚氨酯分散树脂材料与其他结构的聚合物材料相比存在大量优势,且与环保要求相契合,可在水中分散,无游离的异氰酸酯,无毒性,对底材的附着力良好。水性双组分聚氨酯涂料是由含-OH基的水性多元醇和含-NCO基的低黏度多异氰酸酯固化剂组成,其涂膜性能主要由羟基树脂的组成和结构决定。

单组分水性聚氨酯涂料是以水性聚氨酯树脂为基料,并以水为分散介质的一类涂料。通过交联改性的水性聚氨酯涂料具有良好的储存稳定性、涂膜力学性能、耐水性、耐溶剂性及耐老化性能,而且与传统的溶剂型聚氨酯涂料的性能相近,应当作为环保型聚氨酯涂料非常的发展方向之一。而从未来发展趋势上来看,聚氨酯粉末涂料已成为当前整个涂料领域中最为主流的发展方向之一,在各类粉末涂料乃至聚氨酯涂料中所占据的比例不断提高。如对于汽车涂料加工市场而言,在涂料产品开发过程当中,应当以聚氨酯粉末涂料为最佳选择与发展方向,同时通过技术创新研发的方式,研发对低温环境有良好适应性,同时无挥发性副产物产生的新一代聚氨酯粉末涂料,该新型粉末涂料在性能上与双组分溶剂型聚氨酯涂料有良好的相似性,可以适用于新一代汽车生产线涂料制造与加工领域,在保障涂料性能的同时,体现出了良好的环保效益,具有非常可观的综合效益。

聚氨酯胶粘剂

聚氨酯胶粘剂的合成是基于异氰酸酯独特的化学性质。异氰酸酯是分子中含有异氰酸酯基团(-NCO)的化合物,该基团具有重叠双键排列的高度不饱和键结构,能与各种含活泼氢的化合物进行反应。在聚氨酯胶粘剂领域,主要使用含有2个或多个-NCO特征基团的异氰酸酯。根据产品在光照下是否发生黄变现象将聚氨酯胶粘剂分为通用型异氰酸酯聚氨酯胶粘剂和耐黄变型异氰酸酯聚氨酯胶粘剂。

通用型异氰酸酯,即芳香族异氰酸酯是目前聚氨酯工业使用最广泛的异氰酸酯,由于结构中与苯环相连的亚甲基易被氧化生成醌类发色基团导致材料发生黄变。常用的通用型异氰酸酯有TDI、MDI和聚甲基聚苯异氰酸酯(PAPI)等。TDI常温下为液态,使用方便,是聚氨酯工业中最早使用的异氰酸酯。

为改善通用型异氰酸酯引起聚氨酯材料黄变的现象,除使用相关助剂外,应该避免苯环共轭醌式结构生色团的产生。为此研究者们开发了许多耐黄变型异氰酸酯:如苯二亚甲基二异氰酸酯(XDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、异佛尔酮异氰酸酯(IPDI)等。

尽管聚氨酯胶粘剂具有优良的性能,但容易受到诸如光、热、氧、水等外界环境的影响,降低其使用价值。随着社会的发展,聚氨酯胶粘剂单一的性能已经不能满足应用需求,对聚氨酯胶粘剂的改性研究已经成为热点领域,其中物理改性和化学改性是主要的改性方法。

(1)物理改性

物理改性主要是在聚氨酯胶粘剂制备过程中,通过一定条件掺杂一些填料、添加剂来改善胶粘剂性能的一种方法。石英粉与聚氨酯胶粘剂体系具有良好的相容性,对聚氨酯胶粘剂产品的拉伸强度、断裂伸长率、撕裂强度有明显的提升作用。将纳米氮化硼(BN)超声分散于多元醇中,然后与MDI反应,制备用于食品包装的聚氨酯胶粘剂薄膜。与未加纳米BN的胶粘剂相比,薄膜的水蒸气透过率降低了50%,粘接强度提高了37%,剥离强度提高7.14%。将SiO2纳米纤维添加到聚氨酯基体中,发现SiO2纳米纤维表面的羟基与聚氨酯形成紧密的交联结构,提高了胶粘剂的粘接性、胶膜的硬度、拉伸强度,但也增加了胶体黏度。

(2)化学改性

化学改性是一种通过聚合物化学反应改变分子链上原子或原子团类型及其结合方式的改性方法,其中嵌段、接枝等是聚氨酯胶粘剂常用的几种化学改性方法。其中高性能的环氧树脂改性聚氨酯胶粘剂、丙烯酸酯改性聚氨酯胶粘剂、有机硅树脂改性聚氨酯胶粘剂是行业内竞相开发的目标。环氧树脂具有良好的粘接性、耐腐蚀性、高强度等诸多优点,但是韧性较差,将环氧基引入聚氨酯体系中能够获得性能更好的产品。硅烷改性聚氨酯胶粘剂不但能够提高柔韧性还能避免传统聚氨酯胶粘剂固化易起泡、对光滑基材粘接性差的缺点。

产品应用领域

家具行业

家具行业中,仿木材料是聚氨酯硬泡主要应用方向之一,仿木材料质量轻便且密度、强度与木材相当,使用该材料制造家具,成型后不仅不会出现裂纹,还能降低生产制造环节的成本。随着国民环保意识不断增强,仿木材料将会更多地应用在家具行业中,从而代替天然木在家具中的地位。

建筑行业

聚氨酯硬泡时候应用在建筑保温领域的首选材料,其结构简单、产品寿命长、施工效率高、耐火等级较高且综合造价低。随着中国节能环保政策不断落实,建筑行业在“十三五”期间将会面临更严苛的考验,聚氨酯硬泡将会广泛应用在建筑保温领域。此外,聚氨酯作为的防水涂料,普遍应用在建筑屋顶、外墙、顶板、地下室、厨卫间、道路桥梁等部位,随着中国轨道交通和高速铁路事业不断发展,聚氨酯防水涂料还会普遍应用在铁路建设领域,还有很大的发展空间。

制鞋、制革行业

中国是世界鞋类产品最大的出口国和生产基地,鞋类产量占据全球总量的60%,聚氨酯(PU)材料是聚氨酯类的一种,此外,浆料主要用于制造人造革及合成革等相关产品。随着中国工业生产技术的不断改善,聚氨酯浆液的制造成本将会不断降低,其发展潜力毋庸置疑。

交通运输行业

交通运输行业中也不乏聚氨酯的身影,其主要包括软质、硬质、半硬质泡沫塑料,同时还包括聚氨酯弹性体、聚氨酯胶、聚氨酯密封膏及聚氨酯涂料等。一辆成型的轿车需用到的聚氨酯总量为30kg左右,高质量的聚氨酯制品在轿车中的使用量也是衡量轿车等级的因素之一。中国是汽车大国,无论是汽车工业制造数量或是汽车保有量都排在世界第一位。据相关数据统计,每年中国在汽车行业所使用的聚氨酯消费量将近40万t。随着新能源车型不断推出,聚氨酯消费量在汽车工业中还会有更广阔的增长空间。

除汽车工业之外,中国的冷链运输行业也是聚氨酯发展的另一领域。随着中国民众生活水平不断提高,越来越多的民众对各地的鲜花、水产品需求量猛增,这就带动了中国冷链运输行业发展。冷链运输行业中的运输车,通常使用聚氨酯硬质泡沫夹芯板作为隔热材料,同时冷库建设过程中也需要大量的聚氨酯绝热材料,这对中国的聚氨酯行业而言也是重大利好。

家电行业

冰箱和冰柜主要采用聚氨酯硬质泡沫作为家电的隔热材料,该材料在同体积条件下,能够有效增大冰箱、冰柜的内部容积,减少外部壳体材料的总用量,不仅能降低生产成本,还能减轻冰箱自重,提升隔热性能。在中国,制造一台标准体积的冰箱需要聚氨酯硬质泡沫重量约为6-8kg,而一台冰柜需要大约11kg的硬质泡沫塑料。中国是冰箱制造大国,已经逐渐成为世界的冰箱研发、生产、运输一体化基地;中国每年在冰箱制造行业所使用的聚氨酯硬质泡沫总量约为80万t。随着中国家电“节能减排”政策不断落实,冰箱所使用的聚氨酯的总量将会呈现下降趋势,各个生产制造企业将会走向“绿色环保”的发展路线。

此外,太阳能热水器的隔热材料也是采用聚氨酯硬泡,中国的太阳能产业属于新兴产业,随着能源结构不断优化,太阳能产业将会得到进一步发展,聚氨酯工业制品也会得到更多青睐。

体育行业

聚氨酯铺装材料广泛应用于体育场馆、公共体育场所的塑胶跑道、室内篮球场地、排球场地铺装建设。前些年,“毒跑道”事件持续发酵,导致整个行业处于低端、恶劣竞争状态,很多无证经营的小企业大肆谋利;随着中国聚氨酯工业制品质量不断提升,聚氨酯铺装材料质量已经有了大幅度提升,企业不断走向环保型铺装产品的道路上。

其他

聚氨酯还可用于易碎商品的包装,特别是在一些精密仪器、工艺品、易碎品等运输包装中;该类制品还可以用在航空航天、汽车制造、液化天然气运输车(船)制造等领域。

安全事宜

健康危害数据

急性毒性数据

(1)测试类型 :TCLo - 最低公布的有毒浓度

接触途径 :吸入

观察到的物种 :人

剂量/持续时间 :12毫克/立方米/11W-C

毒性作用 :感觉器官和特殊感觉(眼睛) - 视野变化

(2)测试类型 :TDLo - 最低公布的毒性剂量

接触途径 :气管

观察到的物种 :啮齿动物 - 大鼠

剂量/持续时间 :225毫克/千克

毒性作用 :致瘤性 - RTECS 标准的模棱两可的致瘤因子 肺、胸或呼吸 - 肺气肿 肺、胸或呼吸 - 纤维化(间质性)

(3)测试类型 :TDLo - 最低公布的毒性剂量

接触途径 :植入

观察到的物种 :啮齿动物 - 大鼠

剂量/持续时间 :293毫克/千克

毒性作用 :致瘤性 - RTECS 标准的模棱两可的致瘤因子 肝脏 - 肿瘤 血液 - 淋巴瘤,包括霍奇金病

(4)测试类型 :TD - 毒性剂量(最低剂量除外)

接触途径 :植入

观察到的物种 :啮齿动物 - 大鼠

剂量/持续时间 :10克/千克

毒性作用 :致瘤性 - 根据 RTECS 标准模棱两可的致瘤剂 免疫学 包括过敏 - 细胞免疫反应的增加

人体危害一般性描述

1. 呼吸道刺激:在聚氨酯的生产和加工过程中,可能会产生一些有毒物质,如异氰酸酯等。当人们吸入这些有毒物质时,会刺激呼吸道,引发咳嗽、喘息、气喘等症状。严重情况下,还可能导致呼吸困难甚至窒息。

2. 皮肤接触过敏:与聚氨酯直接接触可能引发皮肤接触过敏反应。这种过敏反应表现为皮肤红肿、瘙痒、皮疹等症状。如果不及时处理,这些症状可能进一步发展为皮炎或湿疹。因此,在接触聚氨酯产品时,建议佩戴手套和其他防护装备,避免直接接触皮肤。

3. 慢性毒性效应:长期暴露在含有聚氨酯的环境中可能对人体产生慢性毒性效应。例如,这种长期暴露可能导致神经系统损伤、肝脏损伤等,从而对身体健康造成潜在威胁。

为了减少与聚氨酯及其相关化学物质的接触,特别是在生产和加工环境中,应采取必要的防护措施,如佩戴口罩、手套等,以确保人身安全。如果出现不适症状,应及时就医。

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