高分子材料生产认识实习报告要点.pdf
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1、高分子材料生产认识实习报告 聚氨酯的生产工艺 本次给我们讲座的是我们学院的罗教授。罗老师在聚氨酯材料方向从事了多 年研究。在聚氨酯材料领域有着深厚的造诣。从罗老师的讲座中, 我归纳总结出 以下内容。 聚氨酯材料的“名片” 聚胺酯(英语: Polyurethane ,IUPAC 缩写为 PUR ,一般缩写为PU )是指 主链中含有胺基甲酸酯特征单元的一类高分子。这种高分子材料广泛用于黏合 剂,涂层,低速轮胎,垫圈,车垫等工业领域。在日常生活领域聚氨酯被用于制 造医用器材。 聚氨酯材料的发展历史 聚胺酯的研究开发最初是由Otto Bayer 和他的同事合作于1937年在德国勒 沃库森的 I.G.F
2、arben实验室开始的。他们通过实验应用加成聚合原理,利用液 态异氰酸酯和液态聚醚或二醇聚酯生成一种有别于当时已发现的聚烯烃和缩聚 生成塑料的新型塑料 - 聚胺酯。新的单体混合物也不同于Wallace Carothers 已取得的对于聚酯的专利。 起初,应用仅限于纤维和软质泡沫。随后其发展受二 次世界大战影响(期间PU只小范围用于航空座椅) ,直到 1952 年异氰酸酯才开 始可以通过商业途径购买到。1954年,开始使用甲苯二异氰酸酯(TDI)和聚酯 多元醇生产用于商业用图的软质聚胺酯泡沫。1967 年,胺基甲酸乙酯改性 的聚异氰酸酯硬质泡沫被生产出来了,生产出来的低密度隔热材料显示出更好的
3、热稳定性和阻燃性。也是在60 年代,汽车的内部安全组件如仪表盘和门的面板 开始使用热塑性塑料回填半硬质泡沫制成。从二十世纪80 年代初,水吹微孔柔 性聚胺酯泡沫被用于汽车面板和轮胎密封空气过滤器的模型垫圈。此后,由于 能源价格上升、 以及减少 PVC在汽车中使用的要求日增, 聚胺酯的市场份额不断 增加。基于已有的聚胺酯喷涂技术和聚醚氨化学理论,聚氨酯的喷涂弹性材料在 二十世纪九十年代得到迅猛的发展。 它们的快速反应和对潮湿相对不敏感的特性 使得它们成为大面积项目的涂装的首选涂料。 聚氨酯的合成 聚氨酯是指具有氨基甲酸酯结构的高分子材料,生产反应见下图: 简单的说就是: -N=C=O+HO-NH
4、-COO- 。聚胺酯属于反应型高分子材料,同 类的塑料还包括:环氧树脂、不饱和聚酯、酚醛塑料。其中的氨基甲酸酯基团是 由异氰酸酯官能团 -N=C=O 和羟基 -OH反应生成的。聚氨酯是由聚亚氨脂和多元醇 在催化剂和其它助剂存在下加成聚合反应而生成。 发泡工艺 聚氨酯发泡工艺分为如下三种: 一、预聚体法 预聚体法发泡工艺是将(白料)和(黑料)先制成预聚体,然后在预聚 体中加入水、催化剂、表面活性剂、其他添加剂等在高速搅拌下混合进行发泡, 固化后在一定温度下熟化即可。 二、半预聚体法 半预聚体法的发泡工艺是将部分聚醚多元醇(白料)和二异氰酸酯(黑料) 先制成预聚体,然后将另一部分的聚醚或聚酯多元醇
5、和二异氰酸酯、水、 催化剂、 表面活性剂、其他添加剂等加入,在高速搅拌下混合进行发泡。 三、一步发泡工艺 将聚醚或聚酯多元醇(白料)和多异氰酸酯(黑料)、水、催化剂、表面活 性剂、发泡剂、其他添加剂等原料一步加入,在高速搅拌下混合后进行发泡。 一步发泡工艺是目前普遍采用的工艺。另外还有手工发泡法, 那是最简便的 方法,将所有原料准确称量后, 置于一个容器中, 然后立即将这些原料混合均匀, 注入模具或需要充填泡沫塑料的空间中即可。注意:称量时一定要将多异氰酸酯 (黑料)最后称入。 聚氨酯硬泡一般为室温发泡, 成型工艺比较简单。 按施工机械化程度可分为 手工发泡及机械发泡; 按发泡时的压力可分为高
6、压发泡及低压发泡;按成型方式 可分为浇注发泡及喷涂发泡。 聚氨酯材料的生产和应用 按异氰酸、多元醇和水等的配比不同, 可以合成硬泡和软泡等泡沫材料,聚 氨酯硬质泡沫导热系数小,硬度高,被广泛应用于汽车、冰箱等腔体的填充。在 当今能源紧缺的情况下, 聚氨酯材料可以作为墙体内层涂料(因为聚氨酯及其易 燃,所以作为涂料时要加入阻燃剂) ,以达到室内保温效果。聚氨酯是生活中最 常见的一种高分子材料, 广泛应用于制作各种“海 绵”制品。以及避震、抗 摩擦用途的弹性材料,例 如鞋底、拖拉机及坦克的 履带衬底和田径运动的跑 道。以及天然橡胶的替代 品例如医用制品等。 木塑的生产工艺 这次讲座是我们院材料系系
7、主任雷教授给大家讲有关木塑材料方面的知识。 我吸收的内容如下。 木塑的“名片” 塑木复合材料 (WPC )是用木纤维或植物纤维填充、增强的改性热塑性材料, 兼有木材和塑料的成本和性能的优点,经挤出或压制成型为型材、 板材或其他制 品,替代木材和塑料。 塑木复合材料的性能和特点 木纤维和植物纤维最初作为低成本、提高塑料刚性的改性填充材料。 塑木复 合塑料可充分利用资源, 而且可以回收利用。 而材料能否回收利用, 已成为工业 界选材的重要考虑因素,因而塑木复合材料的前景看好。 塑木复合材料的主要特点可归结为:耐用、寿命长,有类似木质外观,比塑 料硬度高;具有优良的物性,比木材尺寸稳 定性好,不会产
8、生裂缝、 翘曲、无木材节疤、 斜纹,加入着色剂、覆膜或复合表层可制成 色彩绚丽的各种制品; 具有热塑性塑料的加 工性,容易成型,用一般塑料加工设备或稍 加改造后便可进行成型加工, 加工设备新投资金少, 便于推广应用; 有类似木材 的二次加工性,可切割、粘接,用钉子或螺栓连接固定,可涂漆,产品规格形状 可根据用户要求调整,灵活性大;不怕虫蛀、耐老化、耐腐蚀、吸水性小,不会 吸湿变形;能重复使用和回收再利用环境友好;维护费用低。 塑木复合材料的缺点是:韧性低于母体塑料,加工设备、下游装置、模具均 需作相应调整和改造。 塑木复合材料的应用 北美是目前世界塑木复合材料市场最大的地区。美国Pricipi
9、aPartners咨 询公司指出, 2001年仅北美市场用量就达32万吨,预计 2005年前需求量将以 两位数速率递增, 2005年用量将比 2001年翻番,其中铺板(包括平台、路板、 站台、垫板)用量就占总用量的60以上。除铺板外,还有护墙板、天花板、 装饰板、踏脚板、壁板、高速公路噪音隔板、海边铺地板、建筑模板、防潮板, 均可使用塑木复合板材。此外,还可用于装饰边框、栅栏和庭园扶手、包装用垫 板和组合托盘,以及家俱(包括室外露天桌椅)、船舶坐舱隔板、办公室隔板、 贮存箱、花箱、活动架、披叠板、百页窗等。 Strandex 公司指出,由于塑木复合材料是环保型材料,尽管目前欧洲用量 不大,但因
10、为加工厂担心欧共体会以法规的形式来有效地限用PVC ,所以塑木窗 框替代 PVC窗框是个巨大的市场和机会。 因此有人认为, 木塑制品替代 PVC 和其 他塑料制品,会像以前塑料制品替代木制品一样快速增长。 总之,塑木复合材料是一种前景看好的环保型材料,加工技术已日趋成熟和 多样化。 玻璃钢的生产工艺 本次给我们作讲座的是扬州润友复合材料有限公司的副总经理。该公司主要 生产电解铝行业使用的高分子绝缘板、环氧酚醛玻璃布层压制品、 耐高温绝缘制 品等系列绝缘材料。而本次讲座李先生给我们介绍的主要是玻璃钢的制备工艺。 玻璃钢的“名片” 玻璃钢( FRP )亦称作GRP ,即纤维强化塑料,一般指用玻璃纤
11、维增强不 饱和聚脂、环氧树脂与酚醛树脂基体。 以玻璃纤维或其制品作增强材料的增强塑 料,称谓为玻璃纤维增强塑料,或称谓玻璃钢。由于所使用的树脂品种不同,因 此有聚酯玻璃钢、环氧玻璃钢、酚醛玻璃钢之称。质轻而硬,不导电,机械强度 高,回收利用少,耐腐蚀。可以代替钢材制造机器零件和汽车、船舶外壳等。 玻璃钢的特点及优势 耐腐蚀性能好 FRP是良好的耐腐材料,对大气、水和一般浓度的酸、碱、盐以及多种油类 和溶剂都有较好的抵抗能力。 已应用到化工防腐的各个方面,正在取代碳钢、 不 锈钢、木材、有色金属等。 轻质高强 相对密度在 1.52.0 之间,只有碳钢的 1/41/5 ,可是拉伸强度却接近甚至 超
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