聚氨酯在各行业领域的应用分析

第一节 建筑工业

一、聚氨酯在建筑节能中发挥的作用

低建筑能耗的呼唤经过十多年积极推进，我国建筑节能工作已取得一些初步成效，但与每年全国城乡新增建筑面积16-19亿平方米的规模和进程相比，与发达国家取得的显著成绩相比，严重滞后。随着我国经济和社会发展以及城镇化进程的加快，建筑用能正在持续快速上升，其所占全社会能耗的比重不断增大，专家预计将从目前的27%上升到2020年的35%左右。这种状况如不能尽快得到扭转，必将对我国国民经济、能源安全和生态环境构成严重威胁。而现在我国节能建筑市场的技术、材料、产品严重不足，专家认为这主要表现在：创新能力差，新技术、新产品的研究开发相对滞后，难以形成主流产品与技术；达到节能性能的墙体、保温材料供应严重不足，且品种单一。目前如保温材料，只有聚苯乙烯、岩棉等几个品种，如果北方和过渡地区城市新建住宅都按节能标准建造，则年需求为4000万立方米；{HotTag}由于信息扩散不力，能够决定市场需求的开发商、业主等投资主体并不了解建筑节能的相关信息，难以进行投资决策。所以建设部等相关部门一再强调要推进建筑围护结构节能成套技术的研究和推广，尤其要重点发展适用于不同气候条件下的各种节能墙体、屋顶以及门窗，特别是外墙外保温技术和高效节能窗技术，开发各种新型高效节能墙体材料、保温隔热材料和高性能建筑玻璃。

基于这种国情，专家们认为聚氨酯作为高效隔热材料在我国实现第三部建筑节能目标的过程中将发挥巨大作用，同时国外发达国家最新的聚氨酯于建筑中的应用技术也值得我们借鉴。选用聚氨酯作为墙体隔热材料除了考虑到它突出的机械性能和化学性能以外，主要还在于它能够节约能源。硬质聚氨酯泡沫带来的额外费用将会由供暖和制冷费用的大幅度减少而大幅度抵消。此外，能源的节省也会减少二氧化碳的排放，因而减轻温室效应，较薄的保温层也可增加建筑物内部可用面积，这对地价越来越昂贵的城市有特别的吸引力。

聚氨酯根据所用的原料不同和配方的变化，可制成软质、半硬质和硬质聚氨酯泡沫塑料。在建筑保温中大都用的是硬质聚氨酯泡沫塑料。

二、现浇聚氨酯外保温在建筑工程上的应用

世界上许多国家对住宅建筑能耗均有不同的标准，这种标准的实施在不同程度上限制了其它保温材料的应用，特别是在西方发达国家，硬质聚氨酯泡沫塑料在建筑保温领域已经占据了主导地位。由于聚氨酯具有其它材料不可比拟的性能，所以在发达国家广泛应用于建筑物的屋顶、墙体、天花板、地板、门窗的保温隔热。在德国，硬质聚氨酯泡沫属于保温性能最好的WLG025和WLG030隔热产品组，不同厚度的聚氨酯板材可以满足德国最新生效的节能法令对建筑物不同部分的U值（传热系数W/K平方米）提出的要求。在日本，聚氨酯保温板一般通过两种方案应用于建筑物的高效隔热中。一种是与石膏板、透湿防水层、通气层、外壁一起形成墙体结构，另一种是利用聚氨酯现场喷涂的优点作建筑物内保温，目前日本大约有300家公司在聚氨酯隔热协会的监管下开展这项施工工作。

中国发展方兴未艾。在我国，硬质聚氨酯泡沫塑料也已经用于冷库、冰箱、航空、石油、汽车等行业，但真正将其用在住宅建筑外墙外保温上的还很少，目前我国开展这一研究的机构和企业也不多，而研究出的值得推广的技术体系也寥寥无几。专家们预测，随着我国建筑节能工作的进一步开展，聚氨酯也将在建筑领域“大展宏图”。

三、中国建筑用聚氨酯密封胶发展状况分析

密封胶是现场嵌填、粘结接缝常温固化的弹性密封材料，是近10年迅速发展起来的新型建材，其产业化得到国家鼓励和支持。随着城市建筑现代化，建筑设计施工技术进步，装修档次不断提高，密封胶在建筑工程和家庭装修中的消费量迅速增长，有力地推动着密封胶产业发展。特别是20世纪90年代以后，密封胶成为幕墙结构粘结装配用结构材料，国家在“七五”、“八五”和“九五”攻关计划中，相继列入中空玻璃密封胶、建筑用中高低模量硅酮密封胶、密封胶生产专用设备和产品标准化等项目，国家和企业逐渐加大此方面投入，形成以聚氨酯、聚硫、丙烯酸、硅酮等密封胶为主体的新兴产业。目前我国密封胶年产量已达6万吨左右。

目前低价位的硅酮密封胶用于建筑，已暴露出对混凝土侵蚀、渗油污染、易撕裂、不能涂漆等缺陷，特别在混凝土预制板及石材墙体接缝，机场、道桥混凝土及玻璃纤维增强混凝土施工等结构缝的防水密封中问题更为突出。聚氨酯密封胶具有抗撕裂、耐磨抗穿刺、对基材不污染、耐酸碱、耐有机溶剂、可涂漆、对石材及混凝土无腐蚀等特性，从而在应用中脱颖而出。聚氨酯密封胶有较好的发展前景，随着建筑市场逐步扩大，其需求量将会逐渐增长。此外，由于聚氨酯具有活泼的异氰酸基团，可改性发展性能价格比更优的新产品。只要加大聚氨酯密封胶生产改造投入，加大开发、推广力度，不断发展适销对路的功能性产品，我国建筑聚氨酯密封胶产量，在近年内将会大幅度增长。

目前，我国建筑密封胶产品已采用ISO11600《建筑结构·密封胶·分类和要求》标准，提出11个级别及相应的技术指标、要求和试验方法，研究开发密封胶应符合有关模量和位移能力规定。聚氨酯密封胶需增强企业创新能力，发展新型密封胶我国已具备硅酮、聚氨酯、聚硫、丙烯酸等密封胶产品系列，今后应以大企业或企业集团为主增强产品创新能力，在已有基础上稳定质量、扩大生产规模，加强改性聚合物及新型高功能性密封胶开发，提高产品技术含量和附加值，推进建筑新技术发展。

四、2009年建筑节能市场聚氨酯保温材料进展情况

2009年全运会期间郑州实施新型保温材料准入管理，规定未经确认和备案的新型保温材料产品不得在建筑工地使用。

市建委、发改委等四部门联合出台了《郑州市新型墙体材料市场准入指导意见》，对新型保温材料产品确认管理、产品备案管理以及项目核准管理等各方面作出了具体规定。

意见规定，郑州市将对墙体屋面保温材料、节能门窗、可再生能源产品、采暖散热器等聚氨酯保温材料的使用实行产品确认制度。市墙改部门负责新型墙体材料的确认管理。对于没有按照行业审核的内容进行建设、或达不到产品准入标准的，不予核发《河南省新型墙体材料确认书》；取得新型墙体材料确认书的产品，可在全市建筑工程中推广使用。对产品认证证书实行年检制度。墙体屋面保温材料一年一检，节能门窗、散热器产品和可再生能源产品二年一检，年检不合格产品收回认证证书。

同时，对新型墙体材料的应用实行备案管理制度。市建委负责建材产品备案管理，按照备案管理有关规定，在产品取得确认证书后，生产企业持工商营业执照、产品检测报告、产品合格证及其他相关资料到市建委行政审批大厅进行产品备案。使用不经备案的产品，按有关规定给予处罚。

五、聚氨酯在建筑领域应用市场展望

利亚太目前我国的建筑绝大多数都属于高能耗建筑，单位建筑能耗是同纬度西欧和北美国家的2－3倍。在全国400多亿平方米的建筑中，95％都属于高能耗建筑，而新建建筑也只有15%-20%执行了建筑节能设计标准。国家“十一五”规划中明确了建筑节能要求：全国各类新建建筑要实现节能50%，重点城市达到65%，既有建筑节能改造逐步开展，大城市完成应改造面积的25%，中等城市完成15%，小城市完成10%。

从国家颁布建筑节能相关标准规定的发展历程来看，其涉及的范围不断扩大，相应的标准也在不断提高，反映出国家对于节能环保的重视程度不断提高。

随着国家推进节能环保的持续深入，建筑节能法规的实施，未来建筑节能保温材料存在广阔的市场发展空间：短期内，下游需求领域主要在于保障性住房、基础设施建设等；长期来看，下游需求主要集中在城市化进程下新开工建筑、旧房改造等。

根据有关部门测算，房屋住宅的能量损失大致为墙体约占50%；屋面约占10%；门窗约占25%；地下室和地面约占15%。我国建筑要在2010年实现节能率50%，需对建筑外墙进行全面改造，墙体保温材料的市场将会大幅度增加。

建筑节能保温材料，包括挤塑板（XPS）、泡沫板（EPS）、喷涂聚苯乙烯（SPS）、聚氨酯泡沫（PUR）等保温材料。除聚氨酯外，两种应用较多的产品纤维石棉网与聚苯板存在一定的缺陷：纤维石棉网保温性能较差，而聚苯板的安全性可能相对较差，保温性能也低于聚氨酯。根据行业协会提供的数据，用聚氨酯作建筑保温材料，施工工期减少三分之二，工程造价每平方米降低20～30元。

从综合性能来看，聚氨酯也应该是最优的选择：其保温性能卓越；一材多用，同时具备保温、防水、隔音、吸振等诸多功能；防水抗渗性能优异；与屋面及外墙粘结牢固。参考国外经验，聚氨酯已经成为建筑节能保温材料的主流品种。而从应用于中国北方供暖的管材变迁历史来看，也逐渐从石棉网转向聚氨酯硬泡。

第二节 轮胎行业

一、聚氨酯轮胎的研制

基于聚氨酯弹性体特殊的耐磨性能及其优良的力学性能，从20世纪60年代开始就进行了聚氨酯弹性体在轮胎中的应用研究。特别是在1974-1975年，美国空军飞行动力试验室曾与Zedron公司合作，对浇注轮胎和活胎面浇注轮胎在美国空军飞机上使用的可行性进行研究。据透露，该研究采用的材料是热塑性聚氨酯弹性体(杜邦公司制造，商品名为Hytrel)，胎体和胎圈均无补强层材料。动力试验表明：在6.00-6浇注轮胎、低断面15×6.00-6浇注轮胎和6.00-6活胎面浇注轮胎等3种试验轮胎中，后者获得较好的结果，其中有一试验胎成功地通过了89次滑行起飞试验。试验条件是：滑行1英里(负荷1150磅、速度每小时30英里)后，速度再从每小时0英里提高到90英里起飞，该研究的结论认为：开发浇注飞机轮胎或活胎面(用补强材料补强)浇注飞机轮胎是可行的。

1977-1979年Zedron公司又承包了美国飞行动力试验室的一项研究开发合同，研究7.00×8/16层级A-37飞机浇注轮胎的可行性。轮胎设计负荷为6650磅，充气压力为125磅·英寸-2，使用速度为每小时150英里。试验结论认为：改性的热塑性聚氨酯弹性体(商品名为Hytrel)具有最好的动态性能，在额定负荷下成功地滑行了3英里，最高的爆破压力400磅·英寸-2；该项研究所用的试验材料，基本上能为特殊设计的浇注轮胎提供足够的静态尺寸稳定性、垂直和侧向刚性、滞后的摩擦性能。但是，印痕面积、刹车力、回正转矩不足；爆破试验、动态鉴定试验仍达不到要求。

聚氨酯弹性体就其杨氏模量而言是一种既具有塑料的高硬度，又具有橡胶高弹性的高分子合成材料，主要包括聚氨酯混炼胶、聚氨酯浇注胶、聚氨酯水乳胶和聚氨酯热塑胶。聚氨酯弹性体与橡胶相比具有更优异的耐磨性能、较高的抗撕裂强度和伸长率且硬度范围宽。此外它的吸振、减震效果好，负重容量非常大以及极理想的耐油和耐其他化学药品性能。由于聚氨酯弹性体具有其他高聚物不具备的特殊物理力学性能，所以其在国防、轻纺、交通、油田、矿山、机械、建筑、医疗等许多方面的应用都相当广泛，也是制造高性能轮胎的理想材料。特别是浇注型聚氨酯弹性体是目前最耐磨的弹性体，具有高耐磨、可着色、高耐切割性、优良的耐油及耐化学品等优点，而且对人体无毒害作用，又能完全生物降解，还不必添加炭黑和芳烃油，是制造轮胎胎面的理想材料。

聚氨酯轮胎采用浇注工艺制造，其结构和目前生产的轮胎有很大区别。全聚氨酯充气轮胎是由胎体、带束层和胎面3部分构成。其中胎体由较高模量的聚氨酯弹性体浇注而成，比较硬(邵尔A型硬度约为85-95度)，因而耐疲劳性能、尺寸稳定性和耐切割性能都比较好；胎体上部的带束层由沿周向缠绕的芳纶或钢丝帘线构成，胎面则由低模量聚氨酯弹性体(邵尔A型硬度约为70-75度)浇注而成，以保证轮胎的耐磨性和行驶性能。

在研究开发全聚氨酯充气轮胎的同时，也研究开发出了部分聚氨酯充气轮胎。部分聚氨酯充气轮胎有两种形式：一种是胎体为浇注的聚氨酯，而胎面则为制造普通轮胎用的橡胶：另一种是胎体为子午线胎体，而胎面则是聚氨酯。前一种主要是成本较低，而且其牵引性要好于聚氨酯作胎面的轮胎。后一种则在翻胎业中较受重视。

聚氨酯充气轮胎与普通钢丝子午线轮胎相比具有下列优点：(1)耗油量平均低10%；(2)胎面磨耗低51%；(3)重量轻30%；(4)滚动阻力低35%以上。另外，聚氨酯轮胎操纵性能和路面性能与子午线轮胎近似，只是制动性能较子午线轮胎低6%，侧偏比子午线轮胎低7%。抗割口增长方面，按照德国TUV规定的试验方法，在胎侧切开3cm的割口，然后在150%额定负荷和每小时75km的速度下进行行驶试验，行驶3000km以后没有发现割口增长，可见其具有优越的抗割扫增长性。另外，聚氨酯轮胎比橡胶轮胎均匀性更好，且不会出现胎面剥离现象。

我国20世纪60年代曾做过一些PU轮胎研究，于90年代开始了PU浇注充气轮胎的系统研究，该项目由青岛科技大学承担，曾经针对浇注轮胎原材料(多元醇和固化剂等)、轮胎结构、反应注射成型机、轮胎模具和加工工艺展开了全面的研究，并于1998年制造出PU浇注充气轮胎成品。虽然该项目已于1999年通过了国家验收，但仍存在耐久性能差等技术问题，有待进一步解决。齐齐哈尔大威轮胎厂研制成功的PU/橡胶复合轮胎是以新、旧轮胎胎体为基体，浇注上一层一定厚度的高耐磨、低变形、抗刺扎的PU胎面制作而成，其使用寿命是橡胶轮胎的3～5倍。但至今未见该厂正常生产这种PU/橡胶复合轮胎的报道。广州华工百川科技股份有限公司正在开发PU/橡胶新型复合绿色轮胎，该产品集NR子午线轮胎和整体浇注型PU轮胎的优点于一身，结合了NR子午线轮胎胎体弹性高、滚动阻力小及PU胎面耐磨、环保等优点，克服了各自的不足，具有弹性好、滚动阻力低、耗油少、胎面耐磨性好等突出优点。目前已研制成功PU胎面/橡胶胎体复合结构轮胎样胎，主要规格有6100-9，7100-9，10100-20，185/70R14和205/80R14等，并进行了装车行驶试验。结果表明，PU胎面/橡胶胎体复合结构轮胎的耐磨性能和耐疲劳性能优异，行驶1万km后胎面完好，胎面与胎体间无脱层现象，PU胎面与橡胶胎体的粘合性能达到了国际领先水平[33]。该PU胎面/橡胶胎体复合结构轮胎技术于2005年通过了由中国石油和化学工业协会、中国橡胶工业协会主持的鉴定。同年以该技术进行以叉车轮胎工业化为主线的研究，试制的叉车轮胎在装车路试中的耐磨性能是通用橡胶轮胎的2～3倍，且未发生PU胎面与橡胶胎体之间的脱层现象，使用性能优良。目前，该叉车轮胎的第1条示范生产线已经完成安装调试工作，进入试生产阶段。

二、聚氨酯轮胎存在的问题及解决措施

1、问题

目前聚氨酯轮胎研究中仍然存在一些要解决的问题，即提高聚氨酯轮胎的牵引制动性能、提高耐水解性能、载重汽车轮胎的多次注射成型工艺等。在开发聚氨酯轮胎过程中，耐高温性能是影响聚氨酯轮胎实用化的主要因素。在紧急制动时，由于胎面热积累而导致升温快，致使轮胎在制动过程中性能迅速下降(100℃下的耐磨性和抗撕裂强度只有常温下的20%左右)。

2、解决问题的措施

1）原材料的改进

在研究过程中发现，聚氨酯中氮基甲酸酯基含量高是导致高温性能较差的主要原因，而现在国外研制出由三聚异氰酸酯作原料制得的聚氯酯弹性体耐高温性能非常好，通常可耐170℃的高温，最高可达210℃，而且其他物理机械性能如撕裂强度、耐磨性能等都有所提高，因此聚氨酯的耐高温性能已经基本得到解决。

艾美莱泰公司是一家成立于1995年的技术开发公司，该公司在研制聚氨酯轮胎方面作了不少努力，并取得了可喜的成绩。最近，艾美莱公司已经研制出一种特殊的聚氨酯材料，这种材料由多元醇、二苯甲烷二异氰酸酯等成分组成。固特异公司利用这种材料试制的新一代聚氨酯轮胎。经试验证明，新产品安全性、均匀性和耐磨性均比橡胶轮胎好，而且不易产生胎面剥离和爆胎。据固特异公司称，真正实现聚氨酯轮胎的商业化生产可能还需要几年的努力，但通过持续的开发研究，聚氨酯轮胎的前景无疑是美好的。

2）制造工艺的改进

尤尼罗伊尔·固德里奇公司开发了一种新型轮胎生产工艺技术，即将设计原理和浇铸型聚氨酯材料特性相结合。用这一工艺技术生产的轮胎，所有性能参数均可达到使用要求，有很好的应用前景。这种轮胎有一弹性胎体，胎体上面有无胎面皆可，胎体在压力作用下安装在金属车轮或轮圈上，为非充气轮胎。非充气轮胎有许多优点，因为这种轮胎是实心的，没有密封或压缩空气，因而没有充气轮胎存在的跑气问题，也不会产生因大量生热而产生海绵问题，此外，非充气聚氨酯轮胎还是一个不会发生严重损坏的无需修理的体系。非充气轮胎还可以合理地使用材料，减少胶料部件和承载断面积，降低成本，同时因其仅为单一组合件，可免去各部件的组装工作。制造非充气轮胎胎体的材料必须是性能良好的弹性体，它与一定的设计相配合时，即使超过500%的变形也能够回复弹性体原状。浇注型聚氨酯是唯一可以满足设计和材料所需刚性要求的现有材料。

橡胶轮胎的胎面必须添加炭黑和有致癌作用的芳烃油，它们随着胎面磨损而散发在空气中，严重污染环境。华南理工大学与广州华工百川自控科技有限公司共同研究掌握了聚氨酯翻新轮胎的关键技术，使聚氨酯胎面的商业化应用成为现实。该关键技术采用纳米技术提高聚氨酯弹性体的热稳定性使其最高使用温度达到120℃，研制山成本低廉、使用方便、效果好的橡胶表面处理剂和粘合剂，使聚氨酯胎面与普通橡胶能牢固地粘合在一起。采用聚氨酯胎面实际行驶里程可比普通轮胎高1-2倍，同时能消除大量的炭黑和芳烃油对环境的污染，是提高翻新胎性能的新途径。聚氨酯翻新胎的优越性有：(1)胎面材料不含有毒害作用的填充油；(2)不含炭黑，胎面磨损时能保持环境清洁；(3)能够完全生物降解，不会导致环境污染；(4)滚动阻力低，可节省汽车燃油消耗；(5)与普通天然橡胶轮胎相比，具有优良的耐溶剂油、耐燃油和耐化学品性能，是油库、码头等特殊车辆轮胎的理想选择。

华南理工大学还研制成功了一种集子午线轮胎和浇注型聚氨酯轮胎优点于一身的新型“绿色轮胎”，这是一种由子午线胎体与聚氨酯胎面组成的新型复合轮胎。它既具有子午线轮胎滚动阻力小、安全性好、舒适性高的优点，又具有聚氨酯弹性体高耐磨性等优点，并克服了聚氨酯弹性体内生热高的缺点。同时在制造过程中不添加炭黑和有致癌作用的芳烃油；与传统轮胎相比，凸现了新工艺、新材料、环保、节能等多方面优点。上海、浙江宁波等单位拟于2007年建成此种年产300万条轿车新型轮胎、100万条载重新型轮胎生产线，这将对国内外轮胎工业弹性体发展产生极为深远的影响。

三、聚氨酯轮胎未来发展展望

汽车工业的高速发展成为轮胎结构改进的直接推动力，而汽车轮胎的发展，也是汽车性能改进的必要条件之一。轮胎胎面的耐磨性直接影响着轮胎的使用寿命，而耐磨性又直接关系到轮胎的经济性。显然，耐磨性、滚动阻力和抗滑性(或抓着性)是目前汽车工业对轮胎制造者着重强调的性能。随着汽车性能的不断提高和轮胎日益苛刻的使用条件，要求轮胎制造者能够不断选用新材料，变更轮胎结构，促使轮胎向长寿、安全和环保的方向发展。

目前使用的橡胶轮胎在生产和使用过程中会产生很多废料，报废后的轮胎回收再利用难度很大，容易造成环境污染。每年有数以百万计的报废轮胎等待处理，而且处理这些轮胎还要花费大量的人力、物力和财力。由于聚氨酯轮胎在耐磨性、滚动阻力以及抗撕裂性等方面都明显优于子午线轮胎，同样尺寸的聚氨酯轮胎负重容量是橡胶轮胎的6-7倍，其生产过程可以实现连续化和自动化，在生产和使用过程中产生很少废料，而且更为重要的是废旧轮胎的部分胎体可以回收用于制造其他聚氨酯产品，不会造成环境污染，并且其制造工艺简单——液体浇注成型，属于新型无帘线浇注轮胎，因而被人们称为21世纪的绿色环保轮胎。

毫无疑问，环保型轮胎将成为21世纪轮胎研究开发的热点，将是未来汽车轮胎发展的主流，在汽车行业拥有广阔的应用前景。业内人士认为，随着聚氨酯材料性能以及聚氨酯轮胎生产工艺的改进，大规模生产聚氨酯轮胎在不久的将来将成为现实。用聚氨酯轮胎代替橡胶轮胎是将来世界轮胎工业的发展方向。

第三节 人造革合成革工业

一、聚氨酯在人造革合成革产业中应用概况

天然皮革由于具有优良的天然特性被人们广泛用于生产日用品和工业品，但随着世界人口的增长，人类对皮革的需求倍增，数量有限的天然皮革早已不能满足人们这种需求。为解决这一矛盾，科学家们几十年前即开始研究开发人造革、合成皮革，以弥补天然皮革的不足。50多年的研究历史过程就是人造革、合成革向天然皮革挑战的过程。

科学家们从研究分析天然皮革的化学成分和组织结构开始，从硝化纤维漆布着手，进入到PVC人造革，这是人工皮革的第一代产品。科学家在这一基础上，做了多方面的改进和探索，首先是基材方面的改进，随后是涂层树脂的改性和改进。到了20世纪70年代，合成纤维的无纺布出现针刺成网、粘结成网等工艺，使基材具有藕状断面、空心纤维状，达到了多孔结构，而符合天然革的网状结构要求。当时的合成革表层已能做到微细孔结构聚氨酯层，相当于天然革的粒面，从而使PU合成革的外观和内在结构与天然革逐步接近，其他物理特性都接近于天然革的指标，而色泽比天然革更为鲜艳。其常温耐折达到100万次以上，低温耐折也能达到天然革的水平。

超细纤维PU合成革的出现是第三代人工皮革。其三维结构网络的无纺布为合成革在基材方面创造了赶超天然皮革的条件。该产品结合新研制的具有开孔结构的PU浆料浸渍、复合面层的加工技术，发挥了超细纤维巨大表面积和强烈的吸水性作用，使得超细级PU合成革具有了束状超细胶原纤维的天然革所固有的吸湿特性，因而不论从内部微观结构，还是外观质感及物理特性和人们穿着舒适性等方面，都能与高级天然皮革相媲美了。此外，超细纤维合成革在耐化学性、质量均一性、大生产加工适应性以及防水、防霉变性等方面更超过了天然皮革。

实践证明，合成革的各项优良性能是天然皮革无法取代的，从国内外的市场来分析，合成革也已大量取代了资源不足的天然皮革。采用人造革及合成革做箱包、服装、鞋、车辆和家具的装饰，已日益得到市场的肯定，其应用范围之广，数量之大，品种之多，是传统的天然皮革无法满足的。

二、人造革合成革行业应用聚氨酯新技术的发展

1、高密度针刺技术

随着合成革业的不断发展，非织造革基布的应用逐渐成为一种趋势，其中针刺非织造革基布以其良好的仿真性能，优越的物理特性，较低的生产成本，成为合成革基布的一个重要分支。但是普通针刺产品在手感和密度上不能满足高档人造革的要求，其主要原因有：普通针刺产品的密度在0.18g/cm3-0.23g/cm3之间，而要达到仿真的手感和弹性，最终产品的密度要大于0.30g/cm3，所以基布的密度必须大于0.25g/cm3，根据不同制革工艺可达0.30g/cm3以上。普通针刺产品通过增加针刺密度和轧光整理也可使密度达到0.25g/cm3以上，但存在纤维损伤，特性指标下降，手感变硬等严重缺陷。高密度产品在PU含浸过程中可节约大量成本，同时又保证最终产品优良的机械物理性能，是普通针刺产品无法做到的。近年来，水刺法合成革基布发展迅猛，因而需要针刺产品发挥工艺灵活的特点，在高档产品，厚重产品上深挖潜力，才能在市场上占有一席之地。高密度产品广泛应用于高档鞋面革，运动鞋，球革，特别适合用针刺工艺生产。

针刺合成革基布以短纤为原料，经梳理、铺网，再经针刺机带有钩刺的高密度针刺技术的专用刺对基布进行反复穿刺，使得纤维之间互相缠结，织物更加密实，具有很大的针刺密度和纤维密度。国内有厂家分析了合成革基布的生产特点，通过对纤维生产工艺的调整，生产出针刺皮革基布专用涤纶短纤维，使其性能更适应高密针刺加工工艺。在相同的针刺工艺条件下，使用专用纤维作原料比普通纤维作原料其产品的撕裂强力可提高20%-25%，从而提高了针刺合成革基布的质量，增加了市场竞争优势。

2、牛巴革基布生产技术

合成革作为天然皮革的替代品正在向着功能化、仿真化和更高的层次发展。相应的合成革基布也需要有质的进步和发展。牛巴革基布是一种新型合成革基布，它是对原高密度纯涤纶合成革基布进行改进的一种产品，它与其他合成革基布的最主要不同点是：密度大、面密度偏差小、纵横强力比小，是品质更好，质量更高的革基布材料。

牛巴革基布必须具有致密的三维结构，基布要具备透气、透湿、结构均匀、强度高等特点。在外观和手感方面，要求基布表面平整，纵向横向或斜向无条纹针迹存在，表面自由纤维少。密度要均匀一致，要具有良好的柔软性、悬垂性、耐磨性和吸湿性。高质量的合成革基布在透光条件下检查，不允许有云斑形密度不均匀的现象存在。此外在密度、面密度偏差、纵横强力比方面比一般合成革基布要求更高，具体为：(1)密度≥0.25g/cm3；(2)密度偏差≤4%；(3)纵横强力比≤1.2：1。(4)断裂强度≥250N/3cm(基布面密度200g/m2)。

3、高密水刺技术

在高密水刺非织造布工艺中，混有一定比例高收缩纤维的水刺复合分裂纤维合成革基布，经过热风穿透的作用，高收缩纤维在湿热状态下沿纤维的长度方向急剧缩短，从而使基布取得收缩致密的效果。一般加高收缩纤维的基布密度可提高10%-30%。高收缩纤维是一种物理改性的涤纶纤维，在沸水或空气作用下，单根纤维会产生收缩，其收缩率可控制在30%-75%范围。

复合分裂型纤维是将两种组份配比，粘度等性能不同的成纤聚合物分别输入同一个纺丝组件，并在组件中的适当部位汇合，在同一纺丝孔中喷出而形成的纤维。水刺加固过程中纤维受到水针压力的作用而使其两种性能不同的纤维界面分离，从而使基布中的纤维分裂成0.13dtex，无需再进行碱减量等后整理。基布的密度可达0.30g/cm3，手感很接近于真皮。

目前，能生产符合水刺非织造布工艺要求的复合分裂短纤维者厂家寥寥无几。经过对国内外几个品牌的试验对比表明，韩国HYOSUNG公司的复合分裂型短纤维在可纺性，产品质量方面比较适合水刺工艺的要求，产品开纤度达70%以上。聚酯/聚酰胺复合纤维规格为2.2dtex×51mm，一根可以分为16根，聚酯和聚酰胺两种组份分别占80%和20%。

水刺不但可以单独采用梳理成网的非织造材料，还可以和其他工艺形成的纤网复合起来，形合新的产品。国外已有多种水刺复合产品在市场上出现，可以作为我们的借鉴。梳理成网-纺丝成网-梳理成网水刺复合产品。

4、水力复合技术

用作合成革基布的复合织物一般采用热熔复合、粘合剂复合及水力缠结复合等技术，其中水力复合技术系采用高压水刺的方法将基材中的纤维打乱，使不同层材料中的纤维互相交缠、穿插而紧密结合在一起，形成复合材料。高压水刺方法所生产的产品手感柔软、风格好、性能优异，生产过程对环境没有任何污染，是当前非织造布领域一种正在崛起的复合技术。

当今非织造布生产技术不断向复合技术型方面推进，SMS、SMMS已成功投入运行，产品迅速被市场接受，而作为纺粘+水刺，针刺+水刺的复合技术尚处于研发阶段，一旦成功进入商业运作，便可为合成革企业提供高强(纺粘+水刺)。厚实平整(针刺+水刺)的高档PVC、PU合成革基布，使水刺技术更得以进一步的延续和发展。

三、人造革合成革用聚氨酯树脂的市场展望

目前，超细纤维合成革，正在我国开发与发展，烟台万华在国内处于领先地位。由于超细纤维合成革是高附加值产品，在国内合成革涂层能力过剩的形式下，迫切需要优质基材的供应。

在国内应该参照有关国家的生产方法，自行生产超细纤维，这样才能对今后开发产品，提高成品质量打下坚实的基础。我们相信，随着人们对仿真PU合成革制品的不断了解及PU革制造成本的不断降低，品种花色的不断扩大，预计未来的5年-10年中，超细纤维PU合成革将会快速发展，必将促使非织造技术的进一步发展，并带来可观的经济效益。

第四节 包装业

一、聚氨酯胶粘剂在食品包装业的应用

目前，尽管胶粘剂总的发展趋势是非有机溶剂化，但聚氨酯溶剂型胶粘剂由于其优良的工艺和粘接性能，特别是非有机溶剂型胶粘剂的性能在目前还不能完全达到溶剂型的水平，溶剂型聚氨酯胶粘剂仍将在较长时间内存在。

在欧、美、日等发达国家或地区，溶剂型聚氨酯胶粘剂在干法复合领域用量超过60%。而中国自1980年开始引进日本复合薄膜生产技术及设备，到2007年干法复合薄膜生产线估计在300条以上，聚氨酯胶粘剂使用量超过35000吨/年。国内最早应用于复合包装业的溶剂型双组分聚氨酯胶粘剂是北京市化学工业研究院1984年从前西德引进技术生产的，主剂产品是低粘度、高固含量（75%）的聚氨酯胶粘剂。此后各种型号的国产复合设备进入市场，国内厂家和研究所陆续研制出各种相适应的溶剂型双组分聚氨酯胶粘剂，主要是低固含量（15～50%）、高粘度产品。

一般而言，低粘度、高固含量产品因为粘度低，可在40%以上浓度下高速涂布，溶剂用量少，对环境友好，综合成本低，其制品透明度高，强度好，但它对设备、工艺、原材料控制均有较高要求，应用不当时容易出现强度差等各种缺陷，这种产品适合用于有一定规模的复合厂家。低固含量（15～50%）、高粘度产品初粘力高，对国产复合机适应性好，但透明性稍差，溶剂使用太多，对环境不友好，综合成本较高，这类产品适用于中、小规模的复合厂家。

二、复合包装用聚氨酯胶粘剂发展状况及趋势分析

复合软包装材料是由两种或两种以上不同性能的基材(膜)，通过胶黏剂紧密地黏合起来的复合材料。目前，我国在复合软包装材料中使用最多、性能最好的胶黏剂，是溶剂型双组分聚氨酯胶黏剂。这种类型的胶黏剂在国外已有五六十年的应用历史，而在我国只有二十五六年的应用历史，是自上个世纪80年代初从国外进口来制造复合软包装材料的。1981年，上海的研究成果通过了国家级的技术鉴定，并在1984年实现了工业化生产。经过20多年的发展，目前我国已有几百家企业生产这种产品，年生产能力达10万吨左右，去年的实际产量约三万五六千吨。提供的产品既有普通型的，又有功能性的；既有耐低温的，也有耐135℃高温的；既有食品、药品包装用的，也有抗液体农药腐蚀的；既有芳香族的，也有脂肪族的；既有溶剂型的，也有无溶剂的；既有酯溶性的，也有醇溶性的。总的来说，别的国家有的，我们都有。

1、复合软包装用胶黏剂的发展现状

我国复合软包装材料的发展起步比国外晚。上个世纪70年代后半期，上海开始研究用挤出复合和干式复合方法制造食品包装的复合材料。1982年，上海、大连、无锡率先从日本引进比较先进的大型软包装生产设备，从凹版印刷机、干式复合机、挤出复合机、分切机到制袋机和检测设备，形成了完整的生产体系，同时也开始使用进口的铝箔、聚酯薄膜、聚丙烯、油墨和胶黏剂。

1984年底，我国利用1981年通过国家鉴定的技术，建成了第一个生产食品包装用的溶剂型双组分聚氨酯胶黏剂的工厂，使人们看到了胶黏剂国产化的前景，从此在短短的二三年内，迅速发展起十几家胶黏剂生产企业，而且规模也较大，年产量均在200～500吨。

到了上个世纪90年代初，我国包装工业突飞猛进，进口的软包装生产线如雨后春笋般在各地出现。在巨大的市场诱惑下，胶黏剂的生产厂也迅猛发展。据最近统计，全国已有约300家企业生产干式复合胶黏剂，年生产能力约10万吨。双组分聚氨酯胶黏剂国产化20多年来，不仅生产厂家多，产品型号品种也丰富了起来，某些品牌的产品质量已达到国际水平。近年来，在国内市场的总消耗量中，国产产品已占到85%以上。

为了占领中国市场，许多国外企业纷纷在中国投资建厂。日本武田药品公司在苏州的生产工厂已经投入生产，向中国市场提供普通型低价位的胶黏剂。美国罗门哈斯公司也已在上海设厂，在收购了莫顿公司以后，除了大力推广水性胶黏剂外，也销售溶剂型胶黏剂。汉高公司在上海的工厂已投产UK2860型聚氨酯复合用胶黏剂。

在国产胶黏剂中，上海、北京的研究开发和产品质量一直走在前头。从历史上看，从开发普通型胶黏剂到抗酸辣、耐介质胶黏剂，从常温使用的胶黏剂到耐煮沸直至耐高温蒸煮胶黏剂，从一般性胶黏剂到功能性胶黏剂，从溶剂型胶黏剂到无溶剂胶黏剂，从芳香族胶黏剂到脂肪族聚氨酯胶黏剂，再到适应某些液体乳油农药包装的抗腐蚀性胶黏剂，从非阻燃胶黏剂到全阻燃胶黏剂，上海的科技人员都起到了开创领先的重要作用，产品质量也处于先进行列，用上海技术生产的产品，不仅可以代替进口，而且还得到了国外用户的认可，上世纪90年代初就实现了国产聚氨酯胶黏剂的出口。

现在，上海、北京、浙江、江苏、广东等地都能提供各种性能、满足各种包装要求的复合食品包装材料用聚氨酯胶黏剂，其中上海烈银化工公司能生产同时具有耐高温、抗介质侵蚀性能的LY-50A/LY-50AH胶黏剂和LY-103A/LY-103B功能性镀铝膜复合胶黏剂，以及可用于含铝箔结构又耐121～135℃高温蒸煮的LY-9850R/LY-9875R、LY-135A/LY-135B型胶黏剂和符合美国FDA规范的耐121～124℃高温蒸煮的LY-9850F/LY-9875F型脂肪族聚氨酯胶黏剂，还有LY-50VR和LY-50VN型液体乳油农药包装的胶黏剂，而且还在2001年研制成功了快固化且不增加复合膜的摩擦系数的LY-75FT/LY-75FTH胶黏剂，在缩短固化时间、降低摩擦系数而保持良好开口性这两个方面，与进口同类产品相比毫不逊色。北京化工研究院有UK2850/UK5000塑/塑复合耐121℃、30分钟蒸煮的胶黏剂和UK8150/UK7330无溶剂胶黏剂，广东中山康和公司有镀铝膜专用胶黏剂KH-VM80，深圳的欧美科公司有ECO501A/B和ECO751A/B醇溶性胶黏剂，北京高盟化工有耐高温蒸煮胶黏剂等。

2、复合软包装用胶黏剂的发展趋势

1）向高固体含量、低黏度胶黏剂方向发展

最早的双组分聚氨酯胶黏剂，其主剂的固体含量是35%或50%，现在已提高到75%或80%，欧洲地区已提高到88%，几乎接近无溶剂了！固化剂的固体含量也由原来的60%、75%提高到80%左右。这主要是为了减少溶剂的排放量和降低生产成本。

过去，由于设备和工艺的关系，要求胶黏剂具备极好的初黏力，以保证在当时的设备和工艺条件下复合物不产生皱折、“隧道”的缺陷，所以胶黏剂的分子量很高，黏度很大，而在复合时操作溶液的浓度要较低，(大多在20%～30%)，以保证得到预先设定的上胶量和均匀的涂胶效果，以及复合产品的质量。很明显，这种低浓度含量的涂胶，必然导致大量的溶剂挥发到大气中去，例如，操作溶液的浓度为20%，上胶量为3.5g/m2，那么，涂在每平方米基膜上的胶黏剂重量便是3.5/0.20＝17.5(g)，干燥时每平方米有14g溶剂变成气体排放到空气中，只剩下3.5g干基胶黏剂。这种情况会导致两个大问题。

第一，大量有机溶剂(具体是醋酸乙酯)排放到大气中，对空气造成污染。这在越来越崇尚保护环境、防止污染的潮流下，显然是不行的。

第二，在涂胶过程中，溶剂的作用只是帮助胶料方便、均匀地转移到被涂胶的基材表面上去，一旦这个使命完成，就要全部离开，以便在干态下进行复合。很明显，溶剂对黏结力的高低不起什么作用。如果不考虑它前面所讲的作用，仅从黏结效果和剥离力高低的角度来说，它简直是多余的。像上面所讲的操作溶液浓度为20%，涂胶量要求是3.5g/m2时，每平方米消耗的醋酸乙酯竟达14g，按现在每千克9元的价格计算，每平方米消耗醋酸乙酯的成本为0.126元。这0.126元是跑到空气中去“浪费”掉的。高固体含量、低黏度胶黏剂可以配成较高浓度的操作溶液而仍保持预计的涂胶量并达到均匀的转移，可以在40%～45%的浓度下进行操作。还是以上胶量为3.5g/m2为例，如果把操作溶液的浓度提高到45%，这时，涂在每平方米基膜上的胶黏剂重量应是3.5/0.45=7.78(g)，干燥后挥发到空气中的醋酸乙酯只有4.28g/m2，比前面的14g/m2，少了9.72g/m2，每平方米所消耗醋酸乙酯的成本只有0.03852元，比前面的0.126元节约了0.08748元，若再加上赶走9.72g醋酸乙酯消耗的热能成本，节约下来的成本就更多了。

由此可见，这两个原因正是发展高固体含量、低黏度胶黏剂的原动力。但是，有一个问题必须引起注意，那就是固体含量提高、黏度降低了以后，胶黏剂的初黏力不应降低。作为胶黏剂生产者，就不能用简单的降低分子量的办法去提高固体含量、维持较低的胶黏剂黏度，而应该从分子结构上去考虑，以生产出具有较高初黏力的高固体含量、低黏度产品来。据我们的经验，初黏力(剥离强度)在1.0N/15mm以下时，复合物极易产生皱纹、“隧道”等故障；初黏力在1.0～1.8N/15mm，则故障有可能产生；当初黏力大于1.8N/15mm时，就不会产生皱纹、“隧道”等故障。

2）向水溶性或水分散性胶黏剂方向发展

这类胶黏剂有两种：一种是水性聚氨酯胶黏剂，另一种是水性聚丙烯酸酯胶黏剂。

它们的优点是以水代替有机溶剂，不存在燃烧爆炸的潜在危险，也不会对环境造成污染和对操作人员产生刺激或毒害，而且溶剂成本低。但是，至今为止，这种胶黏剂的性能还较差，胶黏剂对被涂胶要黏合的基材的浸润性不佳，导致黏结力不高。另外水的热容量大，要烘干它就要消耗更多的能量，同样烘干一个克分子量的物质，水要比有机溶剂多消耗20%～30%的能量，生产速度高不了，成本也就高了。此外，水蒸气对钢铁会造成严重锈蚀，导致设备的性能变差，甚至报废。这些都是影响到它被广泛采用的因素。

最重要的一点，就是水性聚氨酯胶黏剂卫生性能较差，到目前为止仍未得到FDA的批准。目前实际推广使用的是聚丙烯酸酯型的水性胶黏剂。

3）向醇溶性聚氨酯胶黏剂方向发展

以往的溶剂型干法复合用聚氨酯胶黏剂，都是以醋酸乙酯为介质的溶剂型胶黏剂。醋酸乙酯对人的刺激性比酒精要大，成本要高。近10年来，人们对生产环境和产品成本的关注，以及整个人类对地球大气环境保护意识的逐步提高，都希望不用或少用成本高、有刺激、有毒性的有机溶剂。于是以酒精代替其他有机溶剂的醇溶性聚氨酯胶黏剂应运而生，例如原美国莫顿公司推出的LamaIHSA/LamaIC型双组分聚氨酯胶黏剂，就是用变性酒精/正己烷为溶剂的，可用异丙醇、变性甲醇或乙醇来稀释。据该公司资料介绍，此胶黏剂有6个月的储存期，对玻璃纸、聚酯、尼龙、铝箔、镀铝膜及PVDC涂复膜有良好的附着力，而对聚乙烯、聚丙烯膜是否适用却未提到。

深圳的欧美科公司在二三年前就向市场推出了醇溶性的ECO501A/B型和ECO701A/B型聚氨酯胶黏剂，各地也有厂家应用。浙江新东方和北京化工研究院也在近期推出了这类产品。

醇溶性聚氨酯胶黏剂的优点是适应醇溶性复合油墨的要求，也不受大气湿气的影响。因为醇溶性油墨印刷后的残留溶剂是醇，醇要破坏酯溶性聚氨酯胶黏剂中固化剂的性能，如果油墨层中的残留溶剂量大了，就会造成剥离强度降低的不良后果，而用醇溶性聚氨酯胶黏剂去复合，就可克服这一缺点。

近年来，关于醋酸乙酯和酒精对人体健康和对环境友好性方面的孰优孰劣，存在着争议，对醇溶性聚氨酯胶黏剂的毒理学安全性评价结论也未见报道，但醇溶性聚氨酯胶黏剂的发展势头还是很猛的。希望有关部门或相关单位，用科学的、严密的态度和手段在这方面做些工作，早日得出明确的结论。

4）向无溶剂型聚氨酯胶黏剂方向发展

无溶剂复合工艺、设备和无溶剂聚氨酯胶黏剂，是上个世纪70年代发展起来的，最近十几年来备受推崇。现在使用的无溶剂胶黏剂基本上也是由双组分聚氨酯胶黏剂组成，其主剂和固化剂在室温下的黏度较高，呈固态或半固态物质，有些仍具有流动性。当要进行复合时，主剂和固化剂先升温到50～60℃，有的要达到80℃，让黏度降低到1Pa·s或更低，然后用计量泵按比例输送到混合器中去，经充分混合后，再输送到施胶辊上涂到基材上。涂胶后不必再经烘道加热干燥，因为它本身没有任何溶剂，直接就可跟另一种基材进行复合。复合好收卷起来，在一定温度下经过一定时间的熟化就可以了。

使用无溶剂胶黏剂不存在废气排放的问题，也不存在残留溶剂的问题，不需要庞大复杂的加热鼓风、废气排风或废气处理装置，设备简单，造价低廉，只有干式复合机的50%～60%，投资少；可高速运转，每分钟达400米以上；上胶量少，原料省，能耗减少，维持费用低廉；劳动生产率提高，所以效益非常显著。据报道，目前欧美地区大部分中低档的大宗复合包装材料都用无溶剂胶黏剂进行复合生产，甚至耐121℃高温蒸煮的高档复合包装材料也可用此胶黏剂制造。

自1995年以来，我国已引进了近40多台套无溶剂复合设备，基本上掌握了无溶剂复合工艺，国内软包装设备制造单位也在开发无溶剂复合机。与之相适应的无溶剂胶黏剂，虽绝大部分仍采用进口，但北京在上世纪90年代就有UK8150无溶剂胶黏剂面世，进入21世纪后，上海烈银化工有限公司也有LY-100N型无溶剂胶黏剂正式推向市场。据行业内的调查，到目前为止，无溶剂复合的工艺和产品质量还没有得到普遍认可，主要问题是胶黏剂的初黏力低、最终成品的层间剥离力太小，生产过程中废品率高、成品率低，还有一些设备故障无法解决。近年来，国内正致力于提高初黏力和最终剥离强度的无溶剂胶黏剂的研究开发，相信在不久的将来会取得成功。

5）向功能性聚氨酯胶黏剂方向发展

由于复合包装材料具有许多优点，它的应用领域已大大扩展，不仅在食品、药品方面，而且在化妆品、化学品、洗涤用品、液体农药等方面以及建筑装潢材料、发热器材方面也被采用。面对各行各业的具体要求，复合材料的功能应该多种多样，因此，制造复合材料用的胶黏剂，也向高质量的功能性方向发展。

所谓功能性胶黏剂，是指能满足特定要求、能适应包装特定内容物的胶黏剂。上海烈银化工有限公司的科技人员对此有较深入的研究，并在1991年首先向市场提供这类产品，此后又不断推出各种功能性胶黏剂，形成了系列化产品，应用于各个领域。

用普通胶黏剂制造的复合袋包装干燥、中性内容物，并在常温下使用，是没有问题的，但却不能包装有酸、碱、咸、辣介质的内容物，也不能包装含表面活性剂的化妆品、洗涤用品，更不能包装含甲苯、二甲苯、醋酸乙酯、特别是DMF(N，N-二甲基甲酰胺)或其他有机溶剂的农药、化学品。为此，必须要有高质量的、抗介质性能特别好的胶黏剂才行。在这个领域中，国外有些品牌，如UK3640/UK6800是一个功能性较好的产品。上海烈银化工有限公司的LY-50A/LY-50AH、L-103A/LY-103B、LY-135A/LY135B、LY-9850R/LY-9875R和LY-50VR/LY-50VRH、LY-50VH/LY-50VNH型聚氨酯胶黏剂，也都属于功能性胶黏剂，证明它的抗介质功能很好。

用LY-50A/LY-50AH型胶黏剂生产的OPP/AL/PE结构的复合袋，除了可同时耐100℃高温和抗咸、酸、碱、辣介质侵蚀外，用它去包装樟脑丸、消毒酒精、胡椒粉、咖啡粉、三合一(洗发、染发、护发)膏如诗芬、飘柔、潘婷、夏士莲等国际名牌洗发液，都有很好的效果。

用LY-9850R/LY-9875R型胶黏剂生产的PET/AL/CPP或PET/AL/OPA/CPP型耐高温(≤128℃)蒸煮袋，内装介质经124～128℃高温蒸煮后，AL/CPP间的剥离力比未蒸煮时还有较大幅度的提高，也说明它有耐高温的突出功能，同时，该结构的复合袋仍可包装上面提到的那些化学介质。而LY135A/LY-135B则把耐热温度提高到135℃，它们也同时适应塑/塑和铝/塑型结构。

LY-50VR/LY-50VRH或LY-50VN/LY-50VNH是适应某些农药软包装用的胶黏剂，可包装含甲苯、二甲苯、醋酸乙酯、氮酮、甲醇、酒精、煤油以及含20%以下DMF的液体型乳油农药。

过去，经常会碰到复合包装袋开口性差的问题。国外有一种可保持内膜PE摩擦系数不会急速升高的专用胶黏剂，如LX770A等，用这种胶黏剂生产复合膜、袋，摩擦系数的增加值一般小于0.1，可保持较好的爽滑开口性。上海烈银化工有限公司在2001年开发的类似产品LY-50FT、LY-75FT胶黏剂是同时具有快固化和对PE摩擦系数增加极小的聚氨酯胶黏剂。用其生产的复合材料在45～50℃下只要保持12小时，就达到了熟化的目的，就可以拿出来分切制袋了。它与LX770A胶黏剂相比，摩擦系数的增加值更小，据用户检测，用LX770A生产的复合材料内膜的摩擦系数从原来的0.23增加到0.29，而用LY-75FT胶黏剂生产的只增加到0.27。这类快固化、高爽滑性的功能性胶黏剂具有旺盛的生命力，在高速自动填充制袋包装机使用的卷膜和要求开口性好的复合袋中应用，具有很好的效果。

上海烈银化工有限公司在2003年研制成功的LY-103A/LY-103B新型功能性镀铝膜复合胶，突破了普通的镀铝膜专用胶黏剂的局限性，用它复合的产品，不需要选择价格昂贵的加强型镀铝膜，就能使用普通型真空镀铝膜(VM-PET、VM-OPP、VM-CPP)生产的复合材料具有镀铝层不易转移、剥离力较大和抗介质、耐水煮的性质，大大拓宽了普通型镀铝膜的应用范围。这种胶黏剂还能对高含量爽滑开口剂(含800ppm以上添加剂)的PE膜有较高的复合牢度，可以解决这类PE膜复合材料随着存放时间增长，添加剂析出增多、剥离力降低的致命缺点。

据资料报道，国外还有阻气性胶黏剂和透气性胶黏剂，用它生产复合软包装材料，用普通的基膜就可以生产出高阻隔性包装材料或结合特种基膜去生产调气包装材料。

6）研发新型的光固化、高性能聚氨酯胶黏剂

最近几年，关于UV固化的涂料或胶黏剂研究开发日趋热门，UV固化胶黏剂具有快速交联固化和节能的特点，对提高生产效率、降低物料库存量、加速资金流转和小批量快速打样交货十分有利。其中，丙烯酸聚氨酯型UV固化胶黏剂，是比较理想的一种，已有不少此类胶黏剂的合成和性能的论文发表，但在复合的应用设备和工艺方面还有待进一步研究、完善。如果产品开发、应用设备和使用工艺3方面的相关技术人员通力合作，共同攻关，它在复合软包装材料上的应用，也会日臻完善。

这类胶黏剂可以制成溶剂型的，也可以制成无溶剂型的。如果将它实现无溶剂化，则比现有的双组分无溶剂聚氨酯胶黏剂更具先进性，因为它不再需要几十个小时的固化过程，不需要固化室，不需要再加热保温消耗热能，可将复合、固化、分切制袋几个工序连续进行，生产流程的时间，从两三天缩短到几个小时，实现高速生产。

三、聚氨酯胶粘剂将占据未来药品软包装领域主体地位

泡罩包装是将药品置于经吸塑成型的塑料硬片的凹坑(被称为“泡罩"或“水泡眼”)内，再用一张经过凹版印刷并涂有保护剂和粘合剂的铝箔与该塑料硬片粘接热封合而成，从而使药品得到安全保护。泡罩包装的主要材料是药用FFP铝箔、塑料硬片(聚氯乙烯PVC)及粘合剂。

泡罩包装用粘合剂，早期是采用单组分的压敏胶。压敏胶的主要成分包括合成树脂胶粘剂(包括天然橡胶、合成橡胶类、纤维素类、聚丙烯酸酯类)、胶粘剂(包括松香、松香酯、各种石油树脂、环氧树脂或酚醛树脂等)、增塑剂(包括氯化石蜡类、苯二甲酸类)、防老剂、稳定剂、交联剂、着色剂及填料等。再早些时期的压敏胶都是以天然橡胶为主要成分，其配方是经塑炼的天然橡胶100份，聚蒎烯树脂熔点在70℃左右75份，石油树脂5份及部分聚合的三甲基二氯喹啉2份混合而成。

另一个配方则由塑炼过的烟片橡胶100份，氧化锌50份，氢化松香75份及少量增粘剂、增塑剂配成。后来则用合成橡胶、合成树脂代替了天然橡胶，其中丙烯酸酯及其共聚物应用最为普遍，如丙烯酸共聚乳液制成高强度压敏胶，其配比与制造方法是把100份43%含固量的丙烯酸丁酯一丙烯酸2一乙基已酯一醋酸乙烯共聚物乳液(组成比为50：17：33)与30份50%含固量的乙烯一醋酸乙烯一氯乙烯共聚物乳液(组成比为19：36：45)混合，涂在用电晕放电处理过的聚丙烯薄膜上，在110℃条件下干燥1分钟，就制成压敏胶带。这种胶带对不锈钢的剥离。强度为600g／25mm。随着对药品包装材料卫生性能要求的不断提高，由于天然橡胶配比的胶粘剂加入的助剂有异味，有的还有毒性，在药品、食品复合包装上已不被使用，但是丙烯酸类压敏胶仍具有一定的优点，如由于是单组份，不会交联固化，不必配胶，使用简单；未用完的胶液即使过夜或更长时间也不会变质，只要密闭不漏气保存即可；再就是被粘物表面状态优良，许多非极性材料如塑料、金属材料，表面张力小也能粘牢。但是由于复合药品包装中，材料种类繁多，企业已转向双组份聚氨酯胶粘剂，用于极性塑料和非极性材料的复合。

目前，药品软包装复合材料用压敏胶已被聚氨酯胶所取代，主要用酯溶性聚氨酯胶粘剂。此类胶粘剂为双组份酯溶性胶粘剂，其主剂是聚醚或聚酯多元醇芳香异氰酸酯改性后，含羟基的聚氨酯多元醇，固化剂是芳香异氰酸酯与三羟甲基丙烷的合成物。这类胶粘剂性能优良、工艺成熟、品种多，但毒性大、成本高，其排放的大量溶剂污染环境。复合材料时间长了可能发生水解，释放一种致癌物质，严重影响操作者的健康。随着环保意识的增强，此种胶粘剂的使用量不断下降。

醇溶性聚氨酯胶粘剂的应用：它是以工业酒精作为溶剂，生产成本低，卫生性能好，对人无害，对环境无污染。缺点是不耐100℃高温，不能包装腐蚀性强的产品。另一种胶粘剂是以水溶性或水分散性溶剂为主的水性聚氨酯胶粘剂，其优点是以水代替有机溶剂，不存在燃烧的危险，成本低。但粘合性能差。

目前，复合软包装材料胶粘剂正向无溶剂型方向发展，无溶剂胶粘剂基本上也是由双组份的聚氨酯胶粘剂构成，其主剂和固化剂在室温下粘度高，具有流动性，复合时主剂和固化剂按比例混合，升温后辊涂到基材上，由于不用有机溶剂，成本下降，不存在有机溶剂挥发对环境的污染，省去了设备庞大的烘干、加热、鼓风、废气排放装置，降低了能耗。产品无残留溶剂损害，生产速度提高，维修费用低廉，效益显著，在药品软包装领域是今后的发展方向。

第五节 热塑性聚氨酯（TPU）在涂层中的应用分析

一、TPU的特性

TPU的主要特性有：

1、硬度范围广：通过改变TPU各反应组分的配比，可以得到不同硬度的产品，而且随着硬度的增加，其产品仍保持良好的弹性和耐磨性。

2、机械强度高：TPU制品的承载能力、抗冲击性及减震性能突出。

3、耐寒性突出：TPU的玻璃态转变温度比较低，在零下35度仍保持良好的弹性、柔顺性和其他物理性能。

4、加工性能好：TPU可采用常见的热塑性材料的加工方法进行加工，如注塑、挤出、压延等等。同时，TPU与某些高分子材料共同加工能够得到性能互补的聚合物合金。

5、耐油、耐水、耐霉菌。

6、再生利用性好。

二、TPU具备的加工特点

可采用注射，挤出，吹塑等加工方法生产，挤出成型、注射成型是TPU广为采用的加工方法。挤出和注射成型的熔体温度范围较宽，一般在180-245摄氏度之间，塑化效果好，熔料均匀，易于成型加工，适合所有塑料生产加工工艺。这些成型方法需注意以下几点：

1、由于TPU吸湿性强，加工前必须充分干燥。

2、由于粘度对温度的依存性较慢，要提高温度控制精度。

3、要从材料的特性考虑螺杆的结构和长径比（如：压缩比、螺槽深度、L/D等）。

4、根据材料的流动性考虑模具结构（不会引起滞留的喷咀、流道、浇口等）。

5、成型机的功率设定要稍大点（是通用树脂的1.5~2倍）。

6、成型生退火处理，恢复原有特性（尤其是未完全塑化的材料）。

三、TPU涂覆产品的主要应用

TPU涂覆产品的应用范围非常广泛，人们已逐渐将其深人到家用、装饰、医疗、环保、农业、建筑、地质、交通、工具、包装、休闲、防护工业等多方领域，并受到化学工业、汽车工业、机械工业、纺织服饰、技术衣着等行业的高度重视。现已开发的产品用途主要有：

1、鞋类：运动鞋、登山鞋、雪地鞋等的面里料。

2、成衣类：风雨衣、防寒服、野战服等的面里料。

3、医疗类：手术衣、帽、鞋，医用床垫、冰袋、氧气袋、按摩气床等的面里料。

4、国防用品：防化服、野战帐篷、备战水袋、救生衣、冲气艇、气枕、气垫等的面里料。

5、运动休闲用品：充气床、潜水衣、充气泡棉垫、户外自动充气床垫等的面里料。

6、家纺用品：床单、桌巾、浴帘、围裙等的面里料。

7、其它：汽车座套、篷盖布等。

四、TPU挤出涂覆中碰到的问题和解决方法

1、粘结不良

1）由于树脂表面氧化不充分而导致的粘结不良，可通过提高树脂温度或者降低收卷速度来解决。通常在同样的温度与挤出速度条件下进行挤出时，降低薄膜厚度或提高收卷速度都会使粘结力降低。在同样的加工温度下，MFI(熔融流动指数)越高，密度越低，越易于进行氧化。

2）当树脂与基布贴合时的温度过低时，可提高薄膜的挤出温度，降低气隙，对基布进行预热，同时注意模口位置不要靠近冷却辊一侧。

3）当压辊压力不足时，应适当提高压辊的压力。

2、薄膜厚薄不均匀、纹理不良

1）模口间隙不均匀。应定期用塞尺对模口间隙进行检查并及时加以调整，便之保持均匀。

2）模口上有异物附着，通常都是一些碳化物。在高温加工过程中，模口部位的树脂容易发生降解碳化，附着在模口上，要定期进行清理。

3）压辊压力不均匀。应及时检查、调整，保证压力均匀。

第六节 其他应用领域

一、单组分聚氨酯胶粘剂在客车上的应用

随着我国经济的发展和人民生活水平的提高，对客车车身的舒适性、轻量化的要求越来越高。客车车身制造中以往采用的铆接、焊接等传统工艺，开始被新兴的粘接工艺所取代。客车行业使用较多的是聚氨酯胶，它是单组分预聚体湿固化型胶粘剂，遇到空气中的水分就能交联固化。本文介绍了该种胶粘剂在客车上的应用。

1、单组分湿固化聚氮酷胶的应用

1）使用部位

前后挡风玻璃和侧窗玻璃的粘接和玻璃接缝的密封、客车蒙皮的粘接和接缝的密封。地板粘接、玻璃钢前后围的粘接等。

2）前后风挡玻瑞部位施工工艺

（1）施工环境要求：整个施工场地要求清洁、通风、无灰尘

（2）施工工具和材料：气动打胶枪，用于施胶。机械卡夹装置，用于施胶后的固定。打磨机，用于表面处理。

HT918聚氨酷风挡玻璃胶，HT919聚氨酷密封胶，H1918P+G底胶

（3）准备；车身上粘贴玻璃的车框应该做防锈处理，如果是玻璃钢的车框，则应打磨到玻璃纤维层。将玻璃摆放在车框上，检查玻璃和车框是否配合，位置是否放正。

在车身上安放定位块，使玻璃安放后上、下、左、右和前、后有3个方向处于正确位置。接缝宽度为10-12mm。

（4）清洁活化：车框和玻璃表面粘贴部分必须经过很好的清洁活化。将清洁剂摇晃均匀用十布条在涂胶位置擦涂清洁活化剂。干燥时间约15min有效时间2h。

（5）涂底胶：将底胶P+C摇晃均匀，用刷子在玻璃表面和车框表面粘贴部位均匀涂刷底胶，注意2个粘贴表面必须都施加底胶。干燥30mm，有效时间为3h。

（6）施胶：根据车框高度将胶嘴切成三角形，切口底边越大，出胶量越多，在车框表面涂胶时，胶嘴应尽量与车框表面垂直，胶嘴切口背向胶柱行走方向，胶条截面为三角形，其顶端高出车框2一3mm。

（7）玻璃装配：将玻璃贴合到框上，放于定位块间。注意应用玻璃吸盘装配，避C染玻璃卜的底涂层。在23t，50%相对湿度的环境中，玻璃的有效装配时间为施胶后30min内(即胶枯剂表干时间之前)，温度越高有效装配时间越短。

（8）固定：对子大块的玻璃、装配后应有机械固定，在239C，RH50%环境中，2h内不应该承受较大的冲击力。

（9）清理：对于多余或沾污的残胶，如未固化，可以用汽油或酒精擦除，如已经固化，则用机械方法去除。

（10）玻璃密封：玻璃与车框和玻璃之间的缝隙，可以用HT919聚氨酷密封胶填充密封。

2、注塞事项

1）冬季施工时，若胶粘剂太稠不易流动，可将胶在90℃热水中加热，但不宜超过30min。

2）若要拆下已装配好的玻璃，可用软的圆钢丝锯锯开胶层。

3）若涂胶面不平整，可用洗洁精水溶液(洗洁精与水质量比1:5)喷洒在胶条上，手上也蘸上该洗洁精将胶面抹平。

二、聚氨酯胶辊的生产及应用情况

1、聚氨酯胶辊的生产情况

聚氨酯弹性体是高分子材料领域中正处于蓬勃发展阶段的一种新型材料，近年来，随着冶金、纺织、造纸、印刷、粮食加工等领域的发展，聚氨酯胶辊的应用越来越普及，许多场合已取代了传统橡胶胶辊。但是，长期以来聚氨酯胶辊的生产和加工多以手工浇注、模内加压、加热硫化的方法进行，这种方法往往存在废品率高、劳动强度大、生产效率低、难以生产大型胶辊的问题。而利用快速固化的聚氨酯弹性体并采用旋转浇注的方法制备聚氨酯胶辊，不仅可提高工作效率、减少废品率，而且可以同时生产不同品种规格的聚氨酯胶辊，而无需配备多套模具，大大节约了模具投资费用。目前，西欧、美国、日本等国家和地区已广泛采用这种方法生产聚氨酯胶辊。

采用无模法制造聚氨酯胶辊，是利用液体反应注射成型机(RIM机)将A、B组分通过计量泵精确计量后，通过混合头高速搅拌均匀混合，然后浇注到以一定转速旋转的辊芯表面，浇注过程中浇注机的混合头由可调速电机牵引以一定的速度在辊芯的垂直上方沿辊芯的轴线水平移动，混合头出料口和辊芯之间保持一定的间距，辊芯的旋转速度、浇注头的移动速度应协调一致，否则易出现前后浇注物料之间的重叠或漏浇、露芯现象。辊芯表面的覆胶厚度可由浇注机的浇注量或辊芯的转动速度与混合头的移动速度加以控制，每次覆胶厚度通常在4～25mm之间，对于厚度较大的胶辊，可分多次浇注，每次浇注约4～5mm[1]。对要求比较特殊的胶辊，如要求胶辊胶由数层组成，各层性能又有差别时，可采用不同配方的胶料分数次浇注，不同硬度的胶层可采用同样的A组分，只需适当对B组分进行调整即可。分次浇注过程中层与层之间间隔时间不宜太久，否则会影响粘合。

2、聚氨酯胶辊的生产的应用情况

聚氨酯胶辊以其耐磨性优异，与辊芯的黏合强度高等特性在冶金、造纸、纺织、印刷、卷烟等行业得到了广泛应用。

1）冶金胶辊

就聚氨酯胶辊及其所耗胶量而言，冶金胶辊应属首位。随着钢铁行业的快速发展，冶金胶辊的用量近几年急剧增加，市场空间明显加大，加之目前国产浇注机的整机性能已基本接近进口产品性能，而价格只有进口机的12.5%～25%，这就为冶金胶辊的生产提供了强有力的硬件支持。同时胶料配方也已基本成熟。近些年国内可生产聚氨酯冶金胶辊的厂家逐渐增多，产品质量也已基本稳定，价格受竞争的影响在逐渐回落。由于聚氨酯冶金胶辊一部分为新制，一部分为修复，受供货及时性以及运输等诸多因素的影响，冶金胶辊的地域性很强。目前几大钢铁公司的周围都建有聚氨酯胶辊厂。

2）涂覆胶辊

涂覆胶辊研制和生产是近些年的事，刚开始的几年产品价格不菲，许多厂家纷纷上马。发展至今生产厂家已为数不多，但竞争仍然比较激烈，价格一降再降。由于成品率并不太高加之加工工艺较为复杂，致使利润大为降低。使用涂覆胶辊的厂家其年用量较为有限，且市场相对分散，经营起来困难重重。虽然生产工艺和配方技术基本成熟，但耐溶剂性能和耐磨性能的提高仍是十分重要的课题。

3）造纸胶辊

造纸生产线上所用的胶辊数量较大，品种繁多，适合用聚氨酯制造的胶辊不少。由于聚氨酯胶辊的价格相对较高，硬度低、耐碱性差，使得聚氨酯胶辊目前在造纸生产线上得不到普遍使用，只有压榨辊、软压光辊等使用较多。所以造纸胶辊可开发的空间很大。目前国内已开发成功高硬度软压光胶辊，邵尔D型硬度高达70～80，使用性能尚可满足要求。

4）纺织胶辊

以前由于聚氨酯耐热性能、动态性能、抗静电性能一直未能很好解决，其在纺织上的应用受到限制，为普通橡胶胶辊所垄断。随着聚氨酯上述性能的逐步改善和提高，为聚氨酯在纺织上的应用提供了条件，聚氨酯胶辊生产厂家只要在这一产品和市场上下功夫，应该会收到较好的回报。

5）印刷胶辊

印刷胶辊技术的进步和市场的扩展是有目共睹的，其市场发展空间仍然很大，如能在高速、多色印刷机上得到应用，前景将十分看好，应引起重视。

6）烟机胶辊

卷烟机上使用的聚氨酯胶辊的开发是十多年以前的事了，一直未引起业界的重视。这些年有了较大的发展，已逐步从手工作业发展到机浇作业。聚氨酯界应投入一定的力量促进其快速进步。

三、聚氨酯材料在航天产业地面设备中的应用

方舱是航天工业地面设备中的一种新型装备，在其它部门应用也很广泛，它是一种独立厢体，能在恶劣的外在环境条件下提供良好的内部工作环境，具有多种防护能力。它能适应多种运输形式，机动性能好。在方舱的生产中，聚氨酯材料的应用比较广泛，例如:复合板夹层中所使用的隔热材料是硬质聚氨酯泡沫塑料，舱体的地板装饰采用聚氨酯弹性体，舱体外表喷涂的是聚氨酯涂料或其改性物，舱体上大多数粘接部位和密封部位使用聚氨酯胶粘剂或聚氨酯密封剂。可以说，在方舱的生产中，有60%-80%的非金属材料与聚氨酯材料有关。

1、硬质聚氨酯泡沫塑料

航天地面设备所用的方舱，是一种可移动的遮蔽体，它可以移动到寒冷的地方，也可以移动到炎热的地方。因此，为了适应工作人员和仪器设备对工作环境的要求，在舱体设计时必须考虑其绝热保温性。绝热材料的种类较多，常用的有硬质聚氨酯泡沫塑料、泡沫玻璃、酚醛泡沫塑料、聚苯乙烯泡沫塑料、玻璃棉、岩棉、珍珠岩、硅酸钙、超轻量硅酸钙、陶瓷纤维、蛭石等，在这些材料中硬质聚氨酯泡沫塑料的导热系数最小。

硬质聚氨酯泡沫塑料是聚氨酯材料中应用较多的一种材料，其主要用于建筑业、冷藏业作各种隔热材料。聚氨酯泡沫塑料具有重量轻、比强度大、隔热、隔音、隔潮、耐腐蚀、防渗漏等性能，以及良好的粘接性能，既可以现场施工，又可以预制成构件，是方舱绝热材料的首选。

地面设备中使用的聚氨酯泡沫塑料，密度一般在0.05-0.08ｇ/ｃｍ3范围，其压缩强度≥0.2ＭＰａ，能够满足设计要求。硬质聚氨酯泡沫塑料能耐大多数有机溶剂，而一般溶剂会使聚苯乙烯泡沫塑料(ＥＰＳ)溶解或溶胀。

硬质聚氨酯泡沫塑料耐温范围较宽，它既可以作为冷藏用的绝热材料，又可以作为较高温度下的保温材料。它可以用于低于-100℃的超低温保冷场合、-100～0℃的低温保冷场合，也可以用于130℃以内的保温领域。这种材料的耐温性，完全覆盖了地面设备所使用的温度范围(-45-100℃)，因此选用此种材料作为方舱大板的绝热材料是非常合适的。硬质聚氨酯泡沫塑料是所有绝热材料中施工工艺最简单、最方便的一种材料。它在成型以前以液体的形式存在，当双组分液体按比例混合以后，在1-2ｍｉｎ内就成型为固态泡沫。还可在发泡原液中加入一定的阻燃剂等，使成型后得到的泡沫塑料具有阻燃性。

2、聚氨酯弹性地面材料

1）聚氨酯材料在方舱地板铺装中的应用

浇注聚氨酯弹性体在成型前也是以粘性液体的形式存在，俗称“液体橡胶”，成型以后成为一种有弹性的固体。浇注聚氨酯弹性体既可以加压固化，又可以常压硫化。既可热固化，又可室温固化。在实际应用中，胶辊、胶轮等是高温硫化的典型事例。铺装材料(如塑胶跑道、健身房地板)则是常温固化的典型事例。

航天工业地面设备方舱的地板采用聚氨酯铺装材料施工。这种聚氨酯铺装材料的阻燃、防静电、耐磨和弹性要求比一般用途的高。

作为地面设备地板的装饰材料，要考虑聚氨酯铺装材料的工艺涂装性，具体体现在以下几个方面：（1）地面设备一般处于半封闭状态，要考虑装饰材料中的溶剂挥发对仪器及其壁面的影响。（2）方舱是一种已成型设备，在方舱中使用的铺装材料必须在常温常压下固化，不能高温高压固化。（3）材料的固化时间和保养期要尽可能短。（4）材料应尽可能自流平或稍加人工涂抹后自流平。（5）不能在未流平前就凝胶。

聚氨酯地板是一次铺装成型的，因此，固化后整体厚度均匀，无接缝，表面光滑平整，颜色均匀，表层有柔性感，色泽鲜亮。此外，这种材料还和铝合金基材粘接牢固，不会脱离。总之，成型后的聚氨酯地板材料具有良好的整体表观性能。聚氨酯浇注材料应用于地面设备的工艺性良好，我们已成功地完成了几百台方舱的生产。

2）聚氨酯弹性地板的性能

用于方舱的浇注成型聚氨酯弹性地面的耐磨性较好，经过测定，它的磨耗量≤1.0ｃｍ3/1.61ｋｍ。另外，这种聚氨酯弹性体材料的弹性、韧性均很好，邵Ａ硬度可以在50-100范围内调整，其拉伸强度≥1.2ＭＰａ，伸长率≥100%。压缩复原率≥95%。在-55-100℃温度范围内，聚氨酯弹性材料的各项性能比较稳定，因此可以长期在此温度范围使用。它耐一般的化学溶剂，耐油性较好。

方舱中一般配有高性能的电子设备，因此对材料的防静电和阻燃要求比较高。聚氨酯材料是高分子材料，其阻燃性和防静电性很差，因此在成型前，必须在聚氨酯原液中添加阻燃剂和防静电剂。经过配方调试，从实验的结果看，这些添加剂和基料的互溶性好，而且成型后几乎不迁移、不渗出，这为材料的长期阻燃和防静电奠定了基础。阻燃性：表观上材料离火自熄，经测试氧指数(ＯＩ)≥26。防静电性能:表面电阻102-108欧，耐电压500Ｖ。

3、聚氨酯粘接和密封材料

对于地面设备而言，其在制造过程中，很多部件的连接不是依靠铆接和焊接，而是用胶粘剂粘接而成，这有几个优点:(1)局部应力不集中，材料不变形、不锈蚀。(2)工艺易实现，技术上容易突破。(3)成本低，重量轻。地面设备的密封部位很多，需要水密封、气密封、光密封、尘密封等，特殊的地面设备还需“三防”(核、生、化)密封。

4、聚氨酯弹性体并非十全十美，它的主要缺点是：

1）内生热大，耐高温性能一般。正常使用温度范围是-40-120℃使用。若需在高频振荡条件或高温条件下长期作用，则必须在结构设计或配方上采取相应改性措施。

2）不耐强极性溶剂和强酸碱介质。在一定温度下，醇、酸、酮会使聚氨酯弹性体溶胀和降解，氯仿、二氯甲烷、二甲基甲酰胺、三氯乙烯等溶剂在常温下就会使聚氨酯弹性体溶胀。

NASA曾为聚氨酯泡沫块损坏“哥伦比亚”号航天飞机左机翼而担心，“哥伦比亚”号在2003年2月1日返回时解体使7名宇航员全部遇难。在起飞时脱落的一块聚氨酯泡沫在“哥伦比亚”号机翼上打出一个孔洞，从而使航天飞机在返回时无法承受高压而解体。

泡沫聚氨酯绝缘板从航天飞机计划一开始就被用作燃料箱的绝缘材料，是基于在发射升空时其外表不会出现结冰，原因是燃料箱充满非常冷的液态氢燃料。现在泡沫聚氨酯绝缘板应该用安放在铜板上的4个加温元件来代替，但是NASA飞行控制中心专家证实，引起灾难的不是聚氨酯本身，而是它的涂敷过程使泡沫聚氨酯板出现了缺陷。

为防止将来不幸事故再次发生，美国宇航局(NASA)计划利用铜板来取代泡沫聚氨酯绝缘板来保护航天飞机燃料箱。

四、形状记忆聚氨酯在纺织业拥有广泛应用前景

形状记忆聚合物具有重量轻、成本低、恢复温度便于调整、易着色、形变量大、赋形容易等优点。其中形状记忆聚氨酯具有生产原料广、配方可调性大、形状记忆选择范围宽、恢复温度在室温范围内(25-55℃)等优点，适应于挤压，注射成型，涂层，铸造等成型工艺，能满足较多场合的需要。另外，它还有独特的性能，如良好的透气性(可根据温度来控制)、抗震等性能，这些性能与其温度有很大的相关，使它在纺织行业应用成为可能。

形状记忆聚氨酯是热塑性高分子材料，它是由具有两种不同玻璃化温度的高分子材料聚合而成的嵌段共聚物。聚合物的三种形态：玻璃态、高弹态和粘流态，只有其处于高弹态时在理论上才具有形状说明书记忆功能；当聚合物处于玻璃态和粘流态时，不可能产生形状记忆功能。结晶度高的聚合物，由于主要显示其结晶相的性质，不可能显示其形状记忆功能。

形状记忆聚氨酯各项性能在其玻璃化温度转变区域有很大的变化，由于其玻璃化温度在环境温度内，因此，可以利用这一功能开发出不同的智能型材料，且极具广泛的应用前景。

形状记忆功能在纺织领域的应用可以追溯到弹力丝的生产，它利用弹力丝的热收缩性能赋予纱线特殊的性能。当前的主要应用是将形状记忆合金或光导纤维嵌入纤维增强复合材料，用以检测复合材料的抗震、应力破坏等。

形状记忆聚氨酯在纺织品中的应用形式既可以进行纺丝以赋予纱线记忆功能，也可以作为织物涂层剂进行织物的功能性涂层，还可以作为整理剂对织物进行功能性整理(形状记忆功能)。利用它的透气性可受温度控制，在室温条件下，可以充分改善织物的穿着舒适性。利用聚氨酯的形状记忆功能，调整合适的记忆触发温度，可应用于服装衬布，具有良好的抗褶皱、耐磨等性能。

当前聚氨酯在纺织领域主要应用于织物的涂层，用于生产皮革、服装面料等，其性能改善的重点在于产品的防水透气功能方面，而采用形状记忆聚氨酯能使制品的透气性可根据温度来控制，最大程度满足穿着者舒适性的要求。从已开发的形状记忆功能材料方面来看，其恢复形状的温度不够精确，即在纺织品的实际使用中，如何实现在人体温度范围内，达到能控制形状记忆聚氨酯的形状记忆行为及其透气性机理(即控制形状记忆聚氨酯分子之间的间距依体温变化，从而实现透气调温功能)，以及具体的生产工艺还有待于进一步的研究。总的来说，形状记忆聚氨酯在纺织领域具有广泛的应用前景，它为生产功能性高附加值纺织品提供了一种手段。


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