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English浅谈PTMG聚氨酯弹性体的生产工艺和设备(1)
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发布时间：2018.12.18
摘要：介绍了四氢呋喃（PTMG）聚氨酯弹性体的性能和用途，主要的工艺条件和生产原料，所用的设备和结构要求。关键词：聚氨酯、弹性体、PTMG、予聚体设备、予聚体法CPU浇注机。
聚四氢呋喃又称聚四亚甲基醚二醇（PTMG），化学结构式HO［（CH2）4O］nH，是由四氢呋喃开环聚合得到的端伯羟基直链均聚醚。该聚合物分子排列紧密，密度高；由于它具有醚键，因而具有良好的柔顺性和耐水解性；它不含不饱和键，因而具有耐老化性能。常用PTMG相对分子量为600~5000，随相对分子量增加，室温下其状态由粘稠状液体变化为蜡状固体。聚氨酯弹性体常用相对分子量为650，1000的PTMG。（相对分子量1800，2000的PTMG常用于生产氨纶）由于PTMG制成的聚氨酯弹性体具有较高模量和强度，优异的耐水解性、耐磨性、耐霉菌性、耐油性、动态性能、电绝缘性能和低温柔性等，特别适合用于汽车配件、电缆、薄膜、医疗器材、高性能胶辊、耐油密封体以及用于水下、地下、矿井及低温场合的制品。
1、工艺和原料：
1.1工艺
1.1.1软段相对分子量（Mn）对弹性体物性的影响
聚氨酯弹性体是由相对分子质量大的聚醇软段和相对分子质量低的二异氰酸酯与二胺或二醇合成的硬段所构成的弹性体。软段提供弹性体的韧性、弹性和低温性能；硬段贡献弹性体的刚性、强度和耐热性能。PTMG（Mn=1000）的CPU硬度、拉伸强度、300%的定伸应力和撕裂强度均大于PTMG（Mn=1500和Mn=2000）的CPU。其主要原因是当予聚体中的NCO基质量分数相同时，PTMG1000-CPU加入TDI的数量相对比PTMG2000-CPU多，即CPU中硬段含量增加，使弹性体中苯环、脲基、脲基甲酯基和氨基甲酯基增加，导致1000-CPU的硬度、拉伸强度和撕裂强度提高。（2000-CPU的冲击弹性优于1000-CPU）
表1： PTMG浇注型聚氨酯弹性体CPU的Mn和力学性能
相对分子量Mn | 650 | 1000 | 1500 | 2000 |
硬度（ShoreA） | 95 | 92 | 90 | 85 |
拉伸强度（MPa） | 48.0 | 46.5 | 38.0 | 24.0 |
撕裂强度（KN/m） | 98 | 90 | 82 | 62 |
在PTMG结构中，醚键之间是4个碳原子的直链烃基，偶数碳原子的烃基互相排列紧密，分子间的引力大，故PTMG类CPU不仅具有良好的低温弹性和耐水解性能且机械强度也很高。由PTMG制得的予聚体在加工温度下粘度较低，釜中寿命较长，有较佳的加工成型性能，是一种高档的CPU。但因PTMG价格较贵，使其应用受到一定限制。近年来我国聚四氢呋喃生产得到飞速发展，预计2007年我国聚四氢呋喃的总产能将达到15.5万吨/年，超过美国的10.7万吨/年，成为世界第一大聚四氢呋喃生产大国。预计我们四氢呋喃型聚氨酯弹性体将会快速发展。
1.1.2以四氢呋喃-----氧化丙烯共聚醚TDI及MOCA为原料可生产浇注型透声胶。它无硫、透明、透声，用作水声换能器的透声包复时，可展宽平坦部份的频带，降低起伏，避免或降低因使用多层声学材料而引起的灵敏度损失等弊病，可提高水声装备的可靠性，并能简化水声系统的结构设计。
表2：浇注型透声胶的主要工艺条件及性能
配方 | 指标 | 性能要求 | 指标 |
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予聚体粘度（20℃）cps | 18000~20000 | 永久变形（%） | ＜12 |
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-NCO% | 3.5~4.5 | 撕裂强度（Kg/cm2 ） | 40~90 |
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MOCA用量按予聚体-NCO含量算得 | 回弹率（%） | 20~30 | 20~30 | |
性能要求 | 指标 | 声速（m/s） | 1500 |
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密度（g/cm3 ） | 1.04~1.06 | 杨氏弹性模量E（Mpa） | 6 |
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硬度（ShoreA） | 70~80 | 表面电阻（Ω） | 1013~1014 |
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300%定伸强度（Kg/cm2 ） | 50~80 | 体积电阻率（Ω·cm） | 1011~1012 |
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拉伸强度（Kg/cm2 ） | 200~300 | 介电常数ε | 5~5.8 |
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伸长率（%） | 350~500 | 透声系数（%） | 97~99 |
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