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浅谈PTMG聚氨酯弹性体的生产工艺和设备

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。其主要原因是当预聚体中的NCO基质量分数相同时，

PTMG1000-CPU加入TDI的数量相对比PTMG2000-CPU多，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)。(见表1)

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，分子间的引力太，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制得的预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

以四氢呋喃一氧化丙烯共聚醚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(见表.2)

1.1.3

添加PPG对PTMG弹性体的影响，为了降PTMG、弹性体的硬度和原料成本，

常在PTMG聚醚中加入部份PPG聚醚，(见表3，表4)。

从表3及表4中可得知，添加’PPG质量分数5～25%时，物性下降不明显，当

掭加PPG达到40%以上时，则CPU的硬度和拉伸强度明显下降(表5，表6)。

1.1.4

为了使制品物性优良，正品率高，重复性好，常采用预聚体法工艺生产

CPU：先将聚醇和异氰酸酯进行预聚反应，制成端NCO基的聚氨酯预聚体，再

与扩链交联剂反应制成CPU。由于反应分两步进行，扩链反应时放热低，反应

速度易于控制，制得的聚氨酯分子链段排列比较规整。目前工艺最成熟、技术最

可靠的是采用TDI预聚体以MOCA、作为交联剂的生产方法。由预聚体中-NCO

的多少来调节制品硬度。因为以MOCA为交联扩链剂时，扩链系数(NH和NCO

2

的摩尔比)为0.85-0.95，即其配比计量精度稍有误差时，对制品物性影响较小。

1.2

原料

1.2.1

PPG聚氧化丙烯二醇(聚丙二醇)

聚醚多元醇分子结构中，醚键内能较低，并易于旋转，故由它制备的聚氨酯材料

低温柔性佳，耐水解性优良，但机械性能不如聚酯型聚氨酯。而原料体系粘度低，

易与异氰酸酯反应生成线型聚氨酯。相对分子量为1000和2000的PPG，国内

俗称210聚醚和220聚醚(见表7)

1.2.2

聚四氢呋喃二醇(PTMG、PTMEG、PTG、PTMO、PTHF)物性指标(见表8，9)

1.2.3

MOCA(3，3，-二氯-4，4，，二氨基-