Ein Polyurethan (PUR und PU) ist Polymer, das aus einer Kette von organischen Einheiten zusammengesetzt ist, die durch carbamate (Urethan) Verbindungen angeschlossen sind. Polyurethan-Polymer werden durch das Kombinieren von zwei bi- oder höherem funktionellem monomers gebildet. Man enthält zwei oder mehr isocyanate funktionelle Gruppen, und der andere enthält zwei oder mehr hydroxyl Gruppen. Mehr komplizierte monomers werden auch verwendet. Der Alkohol und die isocyanate Gruppen verbinden sich, um eine Urethan-Verbindung zu bilden:

:ROH + R'NCO  ROC (O) N (H) R' (R und R' sind alkyl oder aryl Gruppen)

Dieser sich verbindende Prozess, manchmal genannt Kondensation, verlangt normalerweise die Anwesenheit eines Katalysators.

Polyurethan wird in der Fertigung von flexiblen, Schaum der hohen Elastizität verwendet, der setzt; starre Schaum-Isolierungstafeln; Mikrozellschaum-Siegel und Dichtungen; haltbare elastomeric Räder und Reifen; Automobilsuspendierung bushings; elektrische Potting-Zusammensetzungen; hohe Leistungsbindemittel; Oberflächenüberzüge und Oberflächendichtungsmaterialien; synthetische Fasern (z.B, Spandex); Teppich-Teppichunterlage; und Hart-Plastikteile (d. h., für elektronische Instrumente).

Polyurethan wird auch für die Fertigung von Schläuchen und Rollbrett-Rädern verwendet, weil es die besten Eigenschaften sowohl von Gummi als auch von Plastik verbindet.

Geschichte

Das Wegbahnen auf Polyurethan-Polymern wurde von Otto Bayer und seinen Mitarbeitern 1937 an den Laboratorien von I.G. Farben in Leverkusen, Deutschland geführt. Sie haben anerkannt, dass mit dem Polyhinzufügungsgrundsatz, um Polyurethan von Flüssigkeit zu erzeugen, diisocyanates und flüssigem Polyäther oder Polyester diols geschienen ist, zu speziellen Gelegenheiten besonders hinzuweisen, wenn im Vergleich zu bereits vorhandenem Plastik, der durch polymerizing olefins, oder durch die Polykondensation gemacht wurde. Die neue monomer Kombination hat auch vorhandene Patente überlistet, die von Wallace Carothers auf Polyestern erhalten sind. Am Anfang hat sich Arbeit auf die Produktion von Fasern und flexiblem Schaum konzentriert. Mit der Entwicklung, die durch den Zweiten Weltkrieg beschränkt ist (als EITER an eine beschränkte Skala als Flugzeugsüberzug angewandt wurden), erst als 1952, dass polyisocyanates gewerblich verfügbar geworden ist. Die kommerzielle Produktion von flexiblem Polyurethan-Schaum hat 1954, gestützt auf dem Toluol diisocyanate (TDI) und Polyester polyols begonnen. Diese Materialien wurden auch verwendet, um starren Schaum, Kaugummi-Gummi und elastomers zu erzeugen. Geradlinige Fasern wurden von hexamethylene diisocyanate (HDI) und 1,4-butanediol (BDO) erzeugt.

Der erste gewerblich verfügbare Polyäther polyol, poly (tetramethylene Äther) Glykol, wurde von DuPont 1956 durch polymerizing tetrahydrofuran eingeführt. Weniger teure polyalkylene Glykole wurden durch BASF und den Dow Chemical 1957 eingeführt. Polyäther polyols hat technische und kommerzielle Vorteile wie niedrige Kosten, Bequemlichkeit des Berührens, und besser hydrolytic Stabilität über Polyester polyols angeboten und hat sie schnell in der Fertigung von Polyurethan-Waren ersetzt. Andere PU Pioniere waren Union Carbide und Mobay, die Vereinigten Staaten. Monsanto/Bayer Gemeinschaftsunternehmen. 1960 wurden mehr als 45,000 Metertonnen flexibler Polyurethan-Schaum erzeugt. Als das Jahrzehnt, die Verfügbarkeit von chlorofluoroalkane blasende Agenten, billiger Polyäther polyols fortgeschritten ist, und Methylen diphenyl diisocyanate (MDI) die Entwicklung und den Gebrauch des Polyurethans starrer Schaum als hohe Leistungsisolierungsmaterialien verkündet hat. Starrer Schaum, der auf polymerem MDI (PMDI) gestützt ist, hat bessere Thermalstabilität und Verbrennen-Eigenschaften angeboten als diejenigen, die auf TDI gestützt sind. 1967 wurde modifizierter polyisocyanurate starrer Schaum des Urethans eingeführt, noch besser Thermalstabilität und Entflammbarkeitswiderstand im Vergleich zu Isolierungsprodukten der niedrigen Dichte anbietend. Während der 1960er Jahre wurden Automobilinnensicherheitsbestandteile wie Instrument und Tür-Tafeln durch das Hinterfüllen thermoplastischer Häute mit halbstarrem Schaum erzeugt.

1969 hat Bayer das ganze Plastikauto in Düsseldorf, Deutschland ausgestellt. Teile dieses Autos wurden mit einem neuen Prozess genannt der RAND, Reaktionsspritzenzierleiste verfertigt. RAND-Technologie verwendet Stoß des Hochdrucks von flüssigen reaktiven Bestandteilen, die vom schnellen Fluss der Reaktionsmischung in eine Form-Höhle gefolgt sind. Große Teile, wie Automobilfaszie und Körpertafeln, können auf diese Weise geformt werden. Polyurethan-RAND hat sich zu mehreren verschiedenen Produkten und Prozessen entwickelt. Das Verwenden diamine Kettenex-Anerbieten und trimerization Technologie hat poly (Urethan-Harnstoff), poly (Urethan isocyanurate), und Polyharnstoff-RAND gegeben. Die Hinzufügung von Füllern, wie gemahlenes Glas, Glimmerschiefer und bearbeitete Mineralfasern hat verstärkten RAND (RRIM) verursacht, der Verbesserungen im flexural Modul (Steifkeit), die Verminderung des Koeffizienten der Thermalvergrößerung und Thermalstabilität zur Verfügung gestellt hat. Diese Technologie hat Produktion des ersten Plastikkörper-Automobils in den Vereinigten Staaten, Pontiac Fiero 1983 erlaubt. Weitere Zunahmen im flexural Modul wurden durch das Verbinden von vorgelegten Glasmatten in die RAND-Form-Höhle, auch bekannt weit gehend als Harz-Spritzenzierleiste erhalten (eine Prozess-Technologie, die auch duroplastische Polyester-Harze, epoxide Harze, usw. einschließt), oder mehr spezifisch für PUR Systeme als SRIM oder Struktur-RAND.

Als man

am Anfang der 1980er Jahre angefangen hat, wurde wassergeblasener flexibler Mikrozellschaum verwendet, um Dichtungen für die Tafel und radialen Siegel-Luftfilter in der Automobilindustrie zu formen. Seitdem hat die Erhöhung von Energiepreisen und dem Druck, um PVC plastisol aus Automobilanwendungen zu beseitigen, Marktanteil außerordentlich vergrößert. Kostspieligere Rohstoffe werden durch eine bedeutende Abnahme im Teil-Gewicht und in einigen Fällen, die Beseitigung von Metallendkappen und Filter housings ausgeglichen. Hoch gefülltes Polyurethan elastomers und mehr kürzlich ungefüllter Polyurethan-Schaum werden jetzt in hohen Temperaturölfilteranwendungen verwendet.

Polyurethan-Schaum (einschließlich Schaumgummis) wird häufig durch das Hinzufügen kleiner Beträge von flüchtigen Materialien, so genannten blasenden Agenten zur Reaktionsmischung gemacht. Diese flüchtigen Chemikalien geben wichtige Leistungseigenschaften, in erster Linie die Dichte-Verminderung, Absorption des Polsterns/Energie und Thermalisolierung nach. Am Anfang der 1990er Jahre, wegen ihres Einflusses auf Ozon-Erschöpfung, hat das Montrealer Protokoll zum sehr reduzierten Gebrauch von vielen Schlag-Agenten des Chlor enthaltenden, wie trichlorofluoromethane (CFC-11) geführt. Andere haloalkanes, wie der hydrochlorofluorocarbon 1,1 dichloro 1 fluoroethane (HCFC-141b), wurden als Zwischenersatz bis zu ihrer Phase unter der Einheitlichen Verschmutzungsverhinderung und Kontrolle (IPPC) Direktive über Treibhausgase 1994 und durch die Direktive von Volatile Organic Compounds (VOC) der EU 1997 verwendet (Sieh: Haloalkanes). Bis zum Ende der 1990er Jahre ist der Gebrauch von blasenden Agenten wie Kohlendioxyd, pentane, 1,1,1,2-tetrafluoroethane (HFC-134a) und 1,1,1,3,3-pentafluoropropane (HFC-245fa) weit verbreiteter in Nordamerika geworden, und die EU, obwohl chlort, Agenten blasend, ist im Gebrauch in vielen Entwicklungsländern geblieben.

Als sie

auf vorhandene Polyurethan-Spray-Überzug-Technologie und polyetheramine Chemie gebaut hat, hat die umfassende Entwicklung von Zwei-Bestandteile-Polyharnstoff-Spray-elastomers in den 1990er Jahren stattgefunden. Ihre schnelle Reaktionsfähigkeit und Verhältnisgefühllosigkeit zur Feuchtigkeit machen sie nützliche Überzüge für große Fläche-Projekte, wie sekundäre Eindämmung, Einsteigeschacht und Tunnel-Überzüge und Zisterne-Überseedampfer. Das ausgezeichnete Festkleben an den Beton und Stahl wird mit der richtigen Oberflächenbehandlung und Zündvorrichtung erhalten. Während derselben Periode, neuen Zwei-Bestandteile-Polyurethans und hybriden Polyurethan-Polyharnstoffs elastomer Technologie wurde verwendet, um in den Marktplatz von Lastbettüberseedampfern des Sprays im Platz und militärischen Seeanwendungen für die amerikanische Marine einzugehen. Ein einteiliges Polyurethan wird als hohe Beständigkeitsdeck-Überzüge unter MIL-PRF-32171 für die US-Marine angegeben. Diese Technik für den Überzug schafft einen haltbaren, Abreiben widerstandsfähige Zusammensetzung mit dem Metallsubstrat, und beseitigt Korrosion und mit Störsignal-Thermoplast-Bettüberseedampfern vereinigte Brüchigkeit.

Chemie

Polyurethan ist in der Klasse von Zusammensetzungen genannt Reaktionspolymer, die Epoxydharze, ungesättigte Polyester und phenolics einschließen. Eine Urethan-Verbindung wird durch das Reagieren einer isocyanate Gruppe,-n=c=o mit einem hydroxyl (Alkohol) Gruppe, - OH erzeugt. Polyurethan wird durch die Polyhinzufügungsreaktion eines polyisocyanate mit einem Polyalkohol (polyol) in Gegenwart von einem Katalysator und anderen Zusätzen erzeugt. In diesem Fall ist ein polyisocyanate ein Molekül mit zwei oder mehr isocyanate funktionellen Gruppen, R-(N=C=O) und ein polyol sind ein Molekül mit zwei oder mehr hydroxyl funktionellen Gruppen, R '-(OH). Das Reaktionsprodukt ist ein Polymer, das die Urethan-Verbindung,-RNHCOOR '-enthält. Isocyanates wird mit jedem Molekül reagieren, das einen aktiven Wasserstoff enthält. Wichtig reagieren isocyanates mit Wasser, um eine Harnstoff-Verbindung und Kohlendioxyd-Benzin zu bilden; sie reagieren auch mit polyetheramines, um Polyharnstoffe zu bilden. Gewerblich wird Polyurethan durch das Reagieren einer Flüssigkeit isocyanate mit einer flüssigen Mischung von polyols, Katalysator und anderen Zusätzen erzeugt. Diese zwei Bestandteile werden ein Polyurethan-System oder einfach ein System genannt. Auf den isocyanate wird in Nordamerika als 'Beiseite' oder gerade der 'iso' allgemein verwiesen. Die Mischung von polyols und anderen Zusätzen wird allgemein die 'B-Seite' oder als der 'poly' genannt. Diese Mischung könnte auch ein 'Harz' oder 'Harz-Mischung' genannt werden. In Europa werden die Bedeutungen für 'Beiseite' und 'B-Seite' umgekehrt. Harz-Mischungszusätze können Kettenex-Anerbieten einschließen, linkers, surfactants, Flamme-Verzögerungsmittel durchqueren, Agenten, Pigmente und Füller blasend.

Der erste wesentliche Bestandteil eines Polyurethan-Polymers ist der isocyanate. Moleküle, die zwei isocyanate Gruppen enthalten, werden diisocyanates genannt. Diese Moleküle werden auch monomers oder monomer Einheiten genannt, da sie selbst verwendet werden, um polymere isocyanates zu erzeugen, die drei oder mehr isocyanate funktionelle Gruppen enthalten. Isocyanates kann als aromatisch, wie diphenylmethane diisocyanate (MDI) oder Toluol diisocyanate (TDI) klassifiziert werden; oder aliphatic, wie hexamethylene diisocyanate (HDI) oder isophorone diisocyanate (IPDI). Ein Beispiel eines polymeren isocyanate ist polymerer diphenylmethane diisocyanate, der eine Mischung von Molekülen mit zwei - drei - und vier - oder mehr isocyanate Gruppen, mit einer durchschnittlichen Funktionalität 2.7 ist. Isocyanates kann weiter durch das teilweise Reagieren von ihnen mit einem polyol modifiziert werden, um ein Vorpolymer zu bilden. Ein Quasivorpolymer wird gebildet, wenn das stochiometrische Verhältnis von isocyanate zu hydroxyl Gruppen größer ist als 2:1. Ein wahres Vorpolymer wird gebildet, wenn das stochiometrische Verhältnis 2:1 gleich ist. Wichtige Eigenschaften von isocyanates sind ihr molekulares Rückgrat, %-UNTEROFFIZIER-Inhalt, Funktionalität und Viskosität.

Der zweite wesentliche Bestandteil eines Polyurethan-Polymers ist der polyol. Moleküle, die zwei hydroxyl Gruppen enthalten, werden diols genannt, diejenigen mit drei hydroxyl Gruppen werden triols und so weiter genannt. In der Praxis sind polyols von der kurzen Kette oder dem Glykol-Kettenex-Anerbieten des niedrigen Molekulargewichtes bemerkenswert und durchqueren linkers wie Äthylen-Glykol (EG), 1,4-butanediol (BDO), diethylene Glykol (DEG), Glycerin und trimethylolpropane (TMP). Polyols sind Polymer in ihrem eigenen Recht. Sie werden durch die grundkatalysierte Hinzufügung von Propylene-Oxyd (PO), Äthylen-Oxyd (EO) auf einen hydroxyl oder Amin gebildet, das Initiatoren, oder durch die Polyesterifizierung einer Di-Säure, wie Adipinsäure, mit Glykolen, wie Äthylen-Glykol oder dipropylene Glykol (DPG) enthält. Polyols hat sich mit PO ausgestreckt, oder EO sind Polyäther polyols. Durch die Polyesterifizierung gebildete Polyols sind Polyester polyols. Die Wahl des Initiatoren, Ex-Anerbietens und Molekulargewichtes des polyol betrifft außerordentlich seinen physischen Staat und die physikalischen Eigenschaften des Polyurethan-Polymers. Wichtige Eigenschaften von polyols sind ihr molekulares Rückgrat, Initiator, Molekulargewicht, % primäre hydroxyl Gruppen, Funktionalität und Viskosität.

Die polymerization Reaktion wird durch tertiäre Amine, wie dimethylcyclohexylamine und Organometallic-Zusammensetzungen, wie dibutyltin dilaurate oder Wismut octanoate katalysiert. Außerdem können Katalysatoren gestützt darauf gewählt werden, ob sie das Urethan (Gel) Reaktion bevorzugen, solcher als 1,4-diazabicyclo [2.2.2] Oktan (hat auch DABCO oder TEDA genannt), oder der Harnstoff (Schlag) Reaktion, wie bis-(2-dimethylaminoethyl) Äther, oder steuern Sie spezifisch den isocyanate trimerization Reaktion, wie Kalium octoate.

Eines der wünschenswertesten Attribute des Polyurethans ist ihre Fähigkeit, in Schaum verwandelt zu werden. Der Schlag von Reagenzien wie Wasser, bestimmter halocarbons wie HFC-245fa (1,1,1,3,3-pentafluoropropane) und HFC-134a (1,1,1,2-tetrafluoroethane), und Kohlenwasserstoffe wie n-pentane, kann in die poly Seite vereinigt oder als ein Hilfsstrom hinzugefügt werden. Wasser reagiert mit dem isocyanate, um Kohlendioxyd-Benzin zu schaffen, das füllt und während des sich vermischenden Prozesses geschaffene Zellen ausbreitet. Die Reaktion ist ein drei Schritt-Prozess. Ein Wassermolekül reagiert mit einer isocyanate Gruppe, um eine carbamic Säure zu bilden. Säuren von Carbamic sind nicht stabil, und zersetzen sich formendes Kohlendioxyd und ein Amin. Das Amin reagiert mit mehr isocyanate, um einen eingesetzten Harnstoff zu geben. Wasser hat ein sehr niedriges Molekulargewicht so, wenn auch das Gewicht-Prozent Wasser klein sein kann, kann das Mahlzahn-Verhältnis von Wasser hohe und beträchtliche Beträge des erzeugten Harnstoffs sein. Der Harnstoff ist in der Reaktionsmischung nicht sehr auflösbar und neigt dazu, getrenntes "hartes Segment" Phasen zu bilden, die größtenteils aus dem Polyharnstoff bestehen. Die Konzentration und Organisation dieser Polyharnstoff-Phasen können einen bedeutenden Einfluss auf die Eigenschaften des Polyurethan-Schaums haben.

Halocarbons und Kohlenwasserstoffe werden solch gewählt, dass sie Siedepunkte an oder in der Nähe von der Raumtemperatur haben. Da die polymerization Reaktion exothermic ist, verflüchtigen sich diese blasenden Agenten in ein Benzin während des Reaktionsprozesses. Sie füllen und breiten die Zellpolymer-Matrix aus, einen Schaum schaffend. Es ist wichtig zu wissen, dass das blasende Benzin die Zellen eines Schaums nicht schafft. Eher sind Schaum-Zellen ein Ergebnis, das Gasverbreiten in Luftblasen zu blasen, die nucleated oder gerührt ins System zur Zeit des Mischens sind. Tatsächlich kann dichter Mikrozellschaum ohne die Hinzufügung von blasenden Agenten durch das mechanische Schäumen oder nucleating der polyol Bestandteil vor dem Gebrauch gebildet werden.

Surfactants werden verwendet, um die Eigenschaften des Polymers während des schaumigen Prozesses zu modifizieren. Sie werden verwendet, um die flüssigen Bestandteile zu emulgieren, Zellgröße zu regeln, und die Zellstruktur zu stabilisieren, um Zusammenbruch und Oberflächendefekte zu verhindern. Starrer Schaum surfactants wird entworfen, um sehr feine Zellen und einen sehr hohen geschlossenen Zellinhalt zu erzeugen. Flexibler Schaum surfactants wird entworfen, um die Reaktionsmasse zu stabilisieren, während man zur gleichen Zeit offenen Zellinhalt maximiert, um den Schaum davon abzuhalten, zurückzuweichen. Das Bedürfnis nach surfactant kann vorzugsweise isocyanate, polyol, Teilvereinbarkeit, Systemreaktionsfähigkeit, Prozess-Bedingungen und Ausrüstung, Bearbeitung, Teil-Gestalt und Schuss-Gewichts betroffen werden.

Obwohl die Eigenschaften des Polyurethans hauptsächlich durch die Wahl von polyol bestimmt werden, nimmt der diisocyanate einen Einfluss, und muss der Anwendung angepasst werden. Die Heilmittel-Rate ist unter Einfluss der funktionellen Gruppenreaktionsfähigkeit und der Zahl von funktionellen isocyanate Gruppen. Die mechanischen Eigenschaften sind unter Einfluss der Funktionalität und der molekularen Gestalt. Die Wahl von diisocyanate betrifft auch die Stabilität des Polyurethans nach der Aussetzung, um sich zu entzünden. Polyurethan hat mit dem aromatischen diisocyanates Gelb mit der Aussetzung gemacht, um sich zu entzünden, wohingegen diejenigen, die mit aliphatic diisocyanates gemacht sind, stabil sind.

Weicheres, elastisches und flexibleres Polyurethan-Ergebnis, wenn geradlinig, difunctional Polyäthylen-Glykol-Segmente, allgemein genannter Polyäther polyols, wird verwendet, um die Urethan-Verbindungen zu schaffen. Diese Strategie wird verwendet, um spandex elastomeric Fasern und weiche Gummiteile, sowie Schaumgummi zu machen. Starreres Produktergebnis, wenn polyfunktionell, polyols wird verwendet, weil diese eine dreidimensionale quer-verbundene Struktur schaffen, die wieder in der Form eines Schaums der niedrigen Dichte sein kann.

Ein noch starrerer Schaum kann mit dem Gebrauch der Spezialisierung trimerization Katalysatoren gemacht werden, die zyklische Strukturen innerhalb der Schaum-Matrix schaffen, eine härtere, mehr thermisch stabile Struktur, benannt als polyisocyanurate Schaum gebend. Solche Eigenschaften werden in starren im Bausektor verwendeten Schaum-Produkten gewünscht.

Die sorgfältige Kontrolle von viscoelastic Eigenschaften — durch das Ändern von den Katalysatoren und polyols verwendet — kann zu Speicherschaum führen, der bei der Hauttemperatur viel weicher ist als bei der Raumtemperatur.

Es gibt dann zwei Hauptschaum-Varianten: Derjenige, in dem die meisten Schaum-Luftblasen (Zellen) geschlossen bleiben, und bleibt das Benzin gefangen, der andere, Systeme seiend, die größtenteils offene Zellen haben, nach einer kritischen Bühne im Schaum machenden Prozess resultierend (wenn sich Zellen nicht formen würden, oder offen zu bald würden, würde Schaum nicht geschaffen). Das ist ein lebenswichtig wichtiger Prozess: Wenn der flexible Schaum Zellen geschlossen hat, wird ihre Weichheit streng in Verlegenheit gebracht, sie werden pneumatisch im Gefühl, aber nicht weich; so, im Allgemeinen, ist flexibler Schaum erforderlich, offen-zellig zu sein.

Das Gegenteil ist mit dem grössten Teil starren Schaums der Fall. Hier wird die Retention des Zellbenzins gewünscht, da dieses Benzin (besonders die Fluorkohlenwasserstoffe, die auf den obengenannten verwiesen sind), dem Schaum ihre Schlüsseleigenschaft gibt: hohe Thermalisolierungsleistung.

Eine dritte Schaum-Variante, genannt Mikrozellschaum, gibt die zähen elastomeric Materialien nach, die normalerweise in den Bedeckungen von Autosteuerrädern und anderen Innenautomobilbestandteilen erfahren sind.

Chemisches Nomenklatur-Detail

Polyurethan-Produkte werden häufig "Urethane" ungenau genannt, aber müssen mit dem richtigen Urethan nicht verwirrt sein (Äthyl carbamate), weil Polyurethan weder enthält noch von Äthyl carbamate erzeugt wird.

Rohstoffe

Für die Fertigung von Polyurethan-Polymern sind zwei Gruppen mindestens bifunctional Substanzen als Reaktionspartner erforderlich; Zusammensetzungen mit isocyanate Gruppen und Zusammensetzungen mit aktiven Wasserstoffatomen. Der physische und chemische Charakter, die Struktur und die molekulare Größe dieser Zusammensetzungen beeinflussen die polymerization Reaktion, sowie Bequemlichkeit der Verarbeitung und endgültigen physikalischen Eigenschaften des beendeten Polyurethans. Außerdem durchquert Zusatz wie Katalysatoren, surfactants, Agenten blasend, linkers, Flamme-Verzögerungsmittel, leichte Ausgleicher, und Füller werden verwendet, um die Reaktionsprozess- und Leistungseigenschaften des Polymers zu kontrollieren und zu modifizieren.

Isocyanates

Isocyanates mit zwei oder mehr funktionellen Gruppen sind für die Bildung von Polyurethan-Polymern erforderlich. Volumen kluger, aromatischer isocyanates ist für die große Mehrheit der globalen diisocyanate Produktion verantwortlich. Aliphatic und cycloaliphatic isocyanates sind auch wichtige Bausteine für Polyurethan-Materialien, aber in viel kleineren Volumina. Es gibt mehrere Gründe dafür. Erstens ist die aromatisch verbundene isocyanate Gruppe viel mehr reaktiv als der aliphatic ein. Zweitens sind aromatische isocyanates mehr wirtschaftlich, um zu verwenden. Aliphatic isocyanates werden nur verwendet, wenn spezielle Eigenschaften für das Endprodukt erforderlich sind. Zum Beispiel können leichte stabile Überzüge und elastomers nur mit aliphatic isocyanates erhalten werden. Sogar innerhalb derselben Klasse von isocyanates gibt es einen bedeutenden Unterschied in der Reaktionsfähigkeit der funktionellen auf der steric Hindernis gestützten Gruppen. Im Fall von 2,4-Toluol-diisocyanate ist die isocyanate Gruppe in der Absatz-Position zur Methyl-Gruppe viel mehr reaktiv als die isocyanate Gruppe in der ortho Position.

Die zwei wichtigsten kommerziellen, aromatischen isocyanates sind Toluol diisocyanate (TDI) und diphenylmethane diisocyanate (MDI). TDI besteht aus einer Mischung der 2,4- und 2,6-diisocyanatotoluene isomers. Das wichtigste Produkt ist TDI-80 (TD-80), aus 80 % des 2,4-isomer und 20 % des 2,6-isomer bestehend. Diese Mischung wird umfassend in der Fertigung des Polyurethans flexibler slabstock und geformter Schaum verwendet. TDI, und besonders grober TDI und TDI/MDI-Mischungen können in starren Schaum-Anwendungen verwendet werden, aber sind durch polymeren MDI verdrängt worden. TDI-Polyäther und TDI-Polyester-Vorpolymer werden im hohen Leistungsüberzug und den elastomer Anwendungen verwendet. Vorpolymer sind verfügbar, die Vakuum gewesen sind, das von TDI monomer beraubt ist, der außerordentlich ihre Giftigkeit reduziert. Diphenylmethane diisocyanate (MDI) hat drei isomers, 4,4 '-MDI, 2,4 '-MDI und 2,2 '-MDI, und ist auch polymerized, um oligomers der Funktionalität drei und höher zur Verfügung zu stellen.

Nur die 4,4 '-MDI monomer werden gewerblich als ein einzelner isomer verkauft. Es wird entweder als ein eingefrorener Festkörper oder als Flocke, oder in der geschmolzenen Form zur Verfügung gestellt und wird verwendet, um hohe Leistungsvorpolymer zu verfertigen. Mischungen von Monomer, aus etwa 50 % der 4,4 '-isomer und 50 % der 2,4 '-isomer bestehend, sind Flüssigkeit bei der Raumtemperatur und werden verwendet, um Vorpolymer für elastomer Anwendungen von Spray des Polyharnstoffs zu verfertigen. 4,4 '-MDI-Mischungen, die MDI uretonimine, carbodiimide enthalten, und allophonate Hälften sind auch Flüssigkeit bei der Raumtemperatur, und werden in der Fertigung der integrierten Haut und des Mikrozellschaums verwendet. 4,4 '-MDI-glycol Vorpolymer-Angebot hat mechanische Eigenschaften in denselben Anwendungen vergrößert, aber ist für das Einfrieren bei Temperaturen unter 20 °C anfällig. Polymerer MDI (PMDI) wird im starren Strömen im Platz, dem Spray-Schaum und den geformten Schaum-Anwendungen verwendet. Polymerer MDI, der einen sehr hohen Teil der hohen Funktionalität oligomers enthält, wird verwendet, um Polyurethan und polyisocyanurate starre Isolierung boardstock zu verfertigen. Modifizierter PMDI, der hohe Niveaus von MDI monomer enthält, wird in der Produktion des Polyurethans flexibler geformter und mikrozellularer Schaum verwendet. Der Verhältnisprozentsatz der 4,4 '- und 2,4 '-isomers wird angepasst, um die Reaktionsfähigkeit und Lagerungsstabilität der Isocyanate-Mischung, sowie die Entschlossenheit und anderen physikalischen Eigenschaften der Fertigwaren zu ändern. Andere aromatische isocyanate schließen p-phenylene diisocyanate (PPDI), Naphthalin diisocyanate (NDI) und o-tolidine diisocyanate (TODI) ein.

Der wichtigste aliphatic und cycloaliphatic isocyanates sind 1,6-hexamethylene diisocyanate (HDI), 1-isocyanato-3-isocyanatomethyl-3,5,5-trimethyl-cyclohexane (isophorone diisocyanate, IPDI), und 4,4 '-diisocyanato dicyclohexylmethane (HMDI oder hydrogenated MDI). Sie werden verwendet, um leichten Stall, non-yellowing Polyurethan-Überzüge und elastomers zu erzeugen. Wegen ihrer Flüchtigkeit und Giftigkeit aliphatic isocyanate werden monomers in Vorpolymer, biurets, dimers, und trimers für den kommerziellen Gebrauch umgewandelt. HDI Zusätze werden umfassend für das Wetter und Abreiben widerstandsfähige Überzüge und Lacke verwendet. IPDI wird in der Fertigung von Überzügen, elastomeric Bindemittel und Dichtungsmaterialien verwendet. HMDI Vorpolymer werden verwendet, um hohe Leistungsüberzüge und elastomers mit der optischen Klarheit und dem Hydrolyse-Widerstand zu erzeugen. Andere aliphatic isocyanates schließen cyclohexane diisocyanate (CHDI), tetramethylxylene diisocyanate (TMXDI), und 1,3-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane (HXDI) ein.

Polyols

Polyols sind höhere Molekulargewicht-Materialien, die von einem Initiatoren und monomeric Bausteinen verfertigt sind. Sie werden als Polyäther polyols am leichtesten klassifiziert, die durch die Reaktion von epoxides (oxiranes) mit einem aktiven Wasserstoff gemacht werden, der Starter-Zusammensetzungen oder Polyester polyols enthält, die durch die Polykondensation von mehrfunktionellen carboxylic Säuren und Hydroxyl-Zusammensetzungen gemacht werden. Sie können weiter gemäß ihrem Endgebrauch als flexibler oder starrer polyols, abhängig von der Funktionalität des Initiatoren und ihres Molekulargewichtes klassifiziert werden. Wenn sie Funktionalität in Betracht ziehen, haben flexible polyols Molekulargewichte von 2,000 bis 10,000 (OH# von 18 bis 56). Starre polyols haben Molekulargewichte von 250 bis 700 (OH# von 300 bis 700). Polyols mit Molekulargewichten von 700 bis 2,000 (OH# 60 bis 280) werden verwendet, um Steifkeit oder Flexibilität hinzuzufügen, um Systeme, sowie Zunahme-Löslichkeit von niedrigen Molekulargewicht-Glykolen im hohen Molekulargewicht polyols zu stützen.

Polyäther polyols kommt in einem großen Angebot an Rängen, die auf ihrem Endgebrauch gestützt sind, aber wird alles auf eine ähnliche Weise gebaut. Polyols für flexible Anwendungen verwenden niedrige Funktionalitätsinitiatoren wie Dipropylene-Glykol (f=2), Glycerin (f=3) oder eine sorbitol/water Lösung (f=2.75). Polyols für starre Anwendungen verwenden hohe Funktionalitätsinitiatoren solcher Rohrzucker (f=8), sorbitol (f=6), toluenediamine (f=4), und Basen von Mannich (f=4). Oxyd von Propylene wird dann zu den Initiatoren hinzugefügt, bis das gewünschte Molekulargewicht erreicht wird. Mit propylene Oxyd erweiterte Polyols werden mit sekundären hydroxyl Gruppen begrenzt. Um die Vereinbarkeit, rheological Eigenschaften und Reaktionsfähigkeit eines polyol zu ändern, wird Äthylen-Oxyd als ein Co-Reaktionspartner verwendet, um zufälligen oder Mischblock heteropolymers zu schaffen. Mit Äthylen-Oxyd bedeckte Polyols enthalten einen hohen Prozentsatz von primären hydroxyl Gruppen, die mehr reaktiv sind als sekundäre hydroxyl Gruppen. Wegen ihrer hohen Viskosität (470 OH# Rohrzucker polyol, 33 Papa · s an 25 °C), Kohlenhydrat hat polyols begonnen häufig verwenden Glycerin oder diethylene Glykol als ein Co-Eingeweihter, um die Viskosität zu senken, um das Berühren und die Verarbeitung zu erleichtern (490 OH# Rohrzucker-Glycerin polyol, 5.5 Papa · s an 25 °C). Bereichern Sie sich polyols (auch genannt hat polyols gefüllt, oder Polymer polyols) enthalten fein verstreutes Styrol-Acrylnitril, Acrylnitril oder Polyharnstoff (DR.) zu einem hohen Molekulargewicht-Polyäther-Rückgrat chemisch gepfropfte Polymer-Festkörper. Sie werden verwendet, um die lasttragenden Eigenschaften von Schaum der hohen Elastizität (HR) der niedrigen Dichte zu vergrößern, sowie Schwierigkeit zu Mikrozellschaum hinzuzufügen und elastomers zu werfen. DR. polyols wird auch verwendet, um die Verbrennen-Eigenschaften von Neuen Tischen flexibler Schaum zu modifizieren. Festkörper-Inhalt erstreckt sich von 14 % bis 50 %, mit 22 % und 43 %, die typisch sind. Initiatoren wie ethylenediamine und triethanolamine werden verwendet, um niedriges Molekulargewicht starren Schaum polyols zu machen, die eingebaute katalytische Tätigkeit wegen der Anwesenheit von Stickstoff-Atomen im Rückgrat haben. Sie werden verwendet, um Systemreaktionsfähigkeit zu vergrößern, und physikalische Eigenschaft bauen, und den friability von starrem Schaum zu reduzieren, hat Teile geformt. Eine spezielle Klasse des Polyäthers polyols, poly (tetramethylene Äther) Glykole werden durch polymerizing tetrahydrofuran gemacht. Sie werden im hohen Leistungsüberzug und den elastomer Anwendungen verwendet.

Polyester polyols fällt in zwei verschiedene Kategorien gemäß der Zusammensetzung und Anwendung. Herkömmlicher Polyester polyols basiert auf reinen Rohstoffen und wird durch die direkte Polyesterifizierung der hohen Reinheit diacids und Glykole, wie Adipinsäure und 1,4-butanediol verfertigt. Sie sind durch die Wahl von monomers, Molekulargewicht und Grad des Ausbreitens bemerkenswert. Während kostspielig und schwierig, wegen ihrer hohen Viskosität zu behandeln, sie physikalische Eigenschaften anbieten, die mit dem Polyäther polyols, einschließlich des höheren Lösungsmittels, Abreibens nicht erreichbar sind, und Widerstand schneiden. Anderer Polyester polyols basiert auf zurückgeforderten Rohstoffen. Sie werden durch die Umesterung (glycolysis) wiederverwandten poly (ethyleneterephthalate) (HAUSTIER) oder dimethylterephthalate (DMT) Destillationsböden mit Glykolen wie Diethylene-Glykol verfertigt. Diese niedrig Molekulargewicht, aromatischer Polyester polyols wird in der Fertigung von starrem Schaum verwendet, und bringt niedrig Kosten und ausgezeichnete Entflammbarkeitseigenschaften zu polyisocyanurate (PIR) boardstock und Polyurethan-Spray-Schaum-Isolierung.

Viele polyols sind polydispersive Materialien, Mischungen von zwei oder mehr polyols jedes von spezifischen Molekulargewichten seiend, um Zwischenmolekulargewicht-Materialien zu geben. Es ist ziemlich üblich, Mischungen des Polyäthers und Polyesters polyols zu finden, spezifische Kompromisse in Eigenschaften zu geben.

Spezialisierung polyols schließt Polykarbonat polyols, polycaprolactone polyols, polybutadiene polyols, und Polysulfid polyols ein. Die Materialien werden in elastomer, Dichtungsmaterial und klebenden Anwendungen verwendet, die höheren weatherability und Widerstand gegen den chemischen und Umweltangriff verlangen. Natürliches Öl polyols ist auf Kastoröl zurückzuführen gewesen, und anderes Pflanzenöl wird verwendet, um elastomers, flexiblen bunstock und flexiblen geformten Schaum zu machen.

Copolymerizing chlorotrifluoroethylene oder tetrafluoroethylene mit dem Vinyläther, der hydroxyalkyl Vinyläther enthält, erzeugen fluorinated (FEVE) polyols.

Um zwei Bestandteil fluorinated bereites Polyurethan durch das Reagieren FEVE fluorinated polyols mit polyisocyanate ist beworben worden machen umgebende Heilmittel-Farbe/Überzug. Seitdem fluorinated Polyurethan enthalten hohen Prozentsatz des Bandes des Fluor-Kohlenstoff, das das stärkste Band unter allen chemischen Obligationen ist. Polyurethan von Fluorinated hat ausgezeichneten Widerstand gegen UV, Säuren, Alkali, Salze, Chemikalien, Lösungsmittel, Verwitterung, Korrosion, Fungi und mikrobischen Angriff. Diese sind die erste Wahl für den hohen Leistungsüberzug/Farben geworden.

Kettenex-Anerbieten und Kreuz linkers

Kettenex-Anerbieten (f=2) und Kreuz linkers (f=3 oder größer) ist niedriges Molekulargewicht hydroxyl, und Amin hat Zusammensetzungen begrenzt, die eine wichtige Rolle in der Polymer-Morphologie von Polyurethan-Fasern, elastomers, Bindemitteln, und bestimmter integrierter Haut und Mikrozellschaum spielen. Die elastomeric Eigenschaften dieser Materialien werden aus der Phase-Trennung der harten und weichen Copolymerisat-Segmente des Polymers, solch abgeleitet, dass das Urethan harte Segment-Gebiete als Quer-Verbindungen zwischen dem amorphen Polyäther (oder Polyester) weichen Segment-Gebieten dient. Diese Phase-Trennung kommt vor, weil die hauptsächlich nichtpolaren, niedrigen schmelzenden weichen Segmente mit den polaren, hohen schmelzenden harten Segmenten unvereinbar sind. Die weichen Segmente, die vom hohen Molekulargewicht polyols gebildet werden, sind beweglich und sind normalerweise in der aufgerollten Bildung da, während die harten Segmente, die vom isocyanate und Kettenex-Anerbieten gebildet werden, steif und unbeweglich sind. Weil die harten Segmente mit den weichen Segmenten verbundener covalently sind, hemmen sie Plastikfluss der Polymer-Ketten, so elastomeric Elastizität schaffend. Nach der mechanischen Deformierung wird ein Teil der weichen Segmente betont, indem er abgewickelt wird, und die harten Segmente werden ausgerichtet in der Betonungsrichtung. Diese Umorientierung der harten Segmente und des folgenden starken Wasserstoffabbindens trägt zu hoher Zugbelastung, Verlängerung und Träne-Widerstand-Werten bei.

Die Wahl des Kettenex-Anerbietens bestimmt auch flexural, Hitze und chemische Widerstand-Eigenschaften. Das wichtigste Kettenex-Anerbieten ist Äthylen-Glykol, 1,4-butanediol (1,4-BDO oder BDO), 1,6-hexanediol, cyclohexane dimethanol und Hydrochinon bis (2-hydroxyethyl) Äther (HQEE). Alle diese Glykole bilden Polyurethan, dass Phase getrennt gut und gut definierte harte Segment-Gebiete bildet und ist, schmelzen processable. Sie sind alle für das thermoplastische Polyurethan mit Ausnahme vom Äthylen-Glykol passend, da sein abgeleitetes bis-phenyl Urethan ungünstige Degradierung an hohen harten Segment-Niveaus erlebt. Diethanolamine und triethanolamine werden darin verwendet beugen geformten Schaum, um Entschlossenheit zu bauen und katalytische Tätigkeit hinzuzufügen. Diethyltoluenediamine wird umfassend im RAND, und im Polyurethan und Polyharnstoff elastomer Formulierungen verwendet.

Katalysatoren

Polyurethan-Katalysatoren können in zwei breite Kategorien, Amin-Zusammensetzungen und organometallic Komplexe eingeteilt werden. Sie können weiter betreffs ihrer Genauigkeit, Gleichgewichtes, und Verhältnismacht oder Leistungsfähigkeit klassifiziert werden. Traditionelle Amin-Katalysatoren sind tertiäre Amine wie triethylenediamine (TEDA, auch bekannt als 1,4-diazabicyclo [2.2.2] Oktan oder DABCO, ein Luftproduktwarenzeichen), dimethylcyclohexylamine (DMCHA), und dimethylethanolamine (DMEA) gewesen. Tertiäre Amin-Katalysatoren werden gestützt darauf ausgewählt, ob sie das Urethan (polyol+isocyanate, oder Gel) Reaktion, der Harnstoff (water+isocyanate, oder Schlag) Reaktion oder der isocyanate trimerization Reaktion (z.B mit Kalium-Azetat steuern, um Isocyanurate-Ringstruktur zu bilden). Da die meisten tertiären Amin-Katalysatoren alle drei Reaktionen einigermaßen steuern werden, werden sie auch gestützt darauf ausgewählt, wie viel sie eine Reaktion über einen anderen bevorzugen. Zum Beispiel, tetramethylbutanediamine (TMBDA) steuert bevorzugt die Gel-Reaktion über die Schlag-Reaktion. Andererseits, sowohl pentamethyldipropylenetriamine als auch N-(3-dimethylaminopropyl)-N, erwägen N-diisopropanolamine den Schlag und die Gel-Reaktionen, obwohl der erstere stärker ist als später eine Gewicht-Basis. 1,3,5-(tris (3-dimethylamino) propyl)-hexahydro-s-triazine ist ein trimerization Katalysator, der auch stark die Schlag-Reaktion steuert. Molekulare Struktur gibt einen Hinweis zur Kraft und Selektivität des Katalysators. Schlag-Katalysatoren haben allgemein eine Äther-Verbindung zwei Kohlenstoff weg von einem tertiären Stickstoff. Beispiele schließen bis-(2-dimethylaminoethyl) Äther (auch bekannt als A-99, früher ein Vereinigungskarbid-Produkt), und N-ethylmorpholine ein. Starke Gel-Katalysatoren enthalten alkyl-eingesetzte Stickstoffe, wie triethylamine (TEE), 1,8-diazabicyclo [5.4.0] undecene-7 (DBU) und pentamethyldiethylenetriamine (PMDETA). Schwächere Gel-Katalysatoren enthalten ringeingesetzte Stickstoffe, wie benzyldimethylamine (BDMA). Katalysatoren von Trimerization enthalten die triazine Struktur, oder sind Vierergruppe-Ammonium-Salze. Zwei Tendenzen sind seit dem Ende der 1980er Jahre erschienen. Die Voraussetzung, um große, komplizierte Bearbeitung mit zunehmenden Produktionsraten zu füllen, hat zum Gebrauch von blockierten Katalysatoren geführt, um Vorderendreaktionsfähigkeit zu verzögern, während das Aufrechterhalten zurück Heilmittel beendet. In den Vereinigten Staaten, der Säure - und Vierergruppe-Ammonium Salz-blockierter TEDA und bis-(2-dimethylaminoethyl) Äther sind allgemeine blockierte Katalysatoren, die in geformtem flexiblem Schaum und integrierten Mikrozellhautschaum-Anwendungen verwendet sind. Die Erhöhung ästhetischen und Umweltbewusstseins hat zum Gebrauch von nichtflüchtigen Katalysatoren für das Fahrzeuginterieur und die Ausrüstungsanwendungen geführt, um Gestank, fogging, und die Färbung von Vinylbedeckungen zu reduzieren. Katalysatoren, die eine hydroxyl Gruppe oder einen aktiven amino Wasserstoff, wie N, N, N '-trimethyl-N '-hydroxyethyl-bis (aminoethyl) Äther und N '-(3-(dimethylamino) propyl)-N, N dimethyl 1,3 propanediamine enthalten, die in die Polymer-Matrix reagieren, können traditionelle Katalysatoren in diesen Anwendungen ersetzen.

Organometallic vergleicht sich gestützt auf Quecksilber, Leitung, Dose (dibutyltin dilaurate), Wismut (Wismut octanoate), und Zink wird als Polyurethan-Katalysatoren verwendet. Quecksilber carboxylates, wie phenylmercuric neodeconate, ist besonders wirksame Katalysatoren für das Polyurethan elastomer, den Überzug und die Dichtungsmaterial-Anwendungen, da sie zur polyol+isocyanate Reaktion sehr hoch auswählend sind. Quecksilberkatalysatoren können an niedrigen Stufen verwendet werden, um Systemen ein langes Topf-Leben zu geben, während man noch ausgezeichnetes Zurückende-Heilmittel gibt. Leitungskatalysatoren werden in hoch reaktiven starren Spray-Schaum-Isolierungsanwendungen verwendet, da sie ihre Stärke in niedrigen hohen und Temperaturfeuchtigkeitsbedingungen aufrechterhalten. Wegen ihrer Giftigkeit und der Notwendigkeit, über Quecksilber- und Leitungskatalysatoren zu verfügen, und hat Material katalysiert, weil gefährliche Verschwendung in den Vereinigten Staaten, formulators nach passendem Ersatz gesucht haben. Seit den 1990er Jahren sind Wismut und Zink carboxylates als Alternativen verwendet worden, aber haben Mängel ihres eigenen. In elastomer Anwendungen bauen lange Topf-Lebenssysteme grüne Kraft so schnell wie nicht Quecksilber hat Systeme katalysiert. In Spray-Schaum-Anwendungen steuern Wismut und Zink das Vorderende schnell genug in kalten Wetterbedingungen nicht und müssen sonst vermehrt werden, um Leitung zu ersetzen. Dose von Alkyl carboxylates, Oxyde und mercaptides Oxyde werden in allen Typen von Polyurethan-Anwendungen verwendet. Zum Beispiel dibutyltin ist dilaurate ein Standardkatalysator für Polyurethan-Bindemittel und Dichtungsmaterialien, dioctyltin wird mercaptide in elastomer Mikrozellanwendungen verwendet, und dibutyltin Oxyd wird in Polyurethan-Farbe und Überzug-Anwendungen verwendet. Dose mercaptides wird in Formulierungen verwendet, die Wasser enthalten, weil Dose carboxylates gegen die Degradierung von der Hydrolyse empfindlich ist.

Surfactants

Surfactants werden verwendet, um die Eigenschaften sowohl von Schaum-als auch von Nichtschaum-Polyurethan-Polymern zu modifizieren. Sie nehmen die Form von Polydimethylsiloxane-Polyoxyalkylene-Block-Copolymerisaten, Silikon-Ölen, nonylphenol ethoxylates, und anderen organischen Zusammensetzungen an. In Schaum werden sie verwendet, um die flüssigen Bestandteile zu emulgieren, Zellgröße zu regeln, und die Zellstruktur zu stabilisieren, um Zusammenbruch und unterirdische Leere zu verhindern. In Nichtschaum-Anwendungen werden sie als Luftausgabe und antischaumige Agenten als anfeuchtende Agenten verwendet und werden verwendet, um Oberflächendefekte wie Nadel-Löcher, Orangenschale und Becken-Zeichen zu beseitigen.

Produktion

Die Hauptpolyurethan-Produzieren-Reaktion ist zwischen einem diisocyanate (aromatische und aliphatic Typen sind verfügbar), und ein polyol, normalerweise ein Polypropylen-Glykol oder Polyester polyol, in Gegenwart von Katalysatoren und Materialien, für die Zellstruktur, (surfactants) im Fall von Schaum zu kontrollieren. Polyurethan kann in einer Vielfalt von Dichten und Härte durch das Verändern des Typs von monomer (s) verwendet und das Hinzufügen anderer Substanzen gemacht werden, um ihre Eigenschaften, namentlich Dichte zu modifizieren, oder ihre Leistung zu erhöhen. Andere Zusätze können verwendet werden, um die Feuerleistung, Stabilität in schwierigen chemischen Umgebungen und anderen Eigenschaften der Polyurethan-Produkte zu verbessern.

Gesundheit und Sicherheit

Völlig reagiertes Polyurethan-Polymer ist chemisch. Keine Aussetzungsgrenzen sind durch OSHA (Arbeitsschutz-Regierung) oder ACGIH (amerikanische Konferenz von Regierungsindustriehygienikern) gegründet worden. Es wird durch OSHA für carcinogenicity nicht geregelt. Polyurethan-Polymer ist ein brennbarer Festkörper und kann wenn ausgestellt, zu einer offenen Flamme entzündet werden. Die Zergliederung vom Feuer kann hauptsächlich Kohlenmonoxid erzeugen, und Stickstoff-Oxyde und Wasserstoffzyanid verfolgen. Feuerwehrmänner sollten geschlossenen Atmungsapparat in eingefriedeten Flächen tragen.

Flüssige Harz-Mischungen und isocyanates können gefährliche oder geregelte Bestandteile enthalten. Sie sollten in Übereinstimmung mit Hersteller-Empfehlungen behandelt werden, die auf Produktetiketten, und in MSDS (Materielle Sicherheitsdatenplatte) und Produkt technische Literatur gefunden sind. Isocyanates sind bekannte Haut und Atmungssensitizers, und richtige Techniksteuerungen sollten im Platz sein, Aussetzung von isocyanate Flüssigkeit und Dampf zu verhindern. Richtige Hygiene-Steuerungen und persönliche Schutzausrüstung (PPE), wie Handschuhe, Atemschutzmasken, und Schutzkleidung und Augentragen sollten verwendet werden.

In den Vereinigten Staaten können zusätzliche Gesundheit und Sicherheitsinformation durch Organisationen wie Polyurethane Manufacturers Association (PMA) und das Zentrum für die Polyurethan-Industrie (CPI), sowie vom Polyurethan-System und den Rohstoffherstellern gefunden werden. In Europa, Gesundheit und Sicherheitsinformation ist von ISOPA, dem europäischen Diisocyanate und der Polyol Produktionsvereinigung verfügbar. Durchführungsinformation kann im Code des Bundesregulierungstitels 21 (Essen und Rauschgifte) und Titels 40 (Schutz der Umgebung) gefunden werden.

Das Reduzieren der Verschwendung

Studenten an der Yale Universität haben einen Fungus entdeckt, der Polyurethan essen konnte.

Herstellung

Die Methoden, Polyurethan-Fertigwaren-Reihe vom kleinen Handströmen mit dem Stück teilige Operationen zur großen, Großserie bunstock und den boardstock Fließbändern zu verfertigen. Unabhängig vom Endprodukt ist der Produktionsgrundsatz dasselbe: Um die Flüssigkeit isocyanate und Harz-Mischung an einem angegebenen stochiometrischen Verhältnis zu messen, mischen Sie sie zusammen, bis eine homogene Mischung erhalten wird, verteilen Sie die reagierende Flüssigkeit in eine Form oder auf einer Oberfläche, warten Sie, bis es, dann demold der beendete Teil heilt.

Das Zuführen der Ausrüstung

Obwohl die Kapitalgeldauslagen hoch sein können, ist es wünschenswert, eine Meter-Mischung zu verwenden oder Einheit für sogar niedrig-bändige Produktionsoperationen zu verteilen, die eine unveränderliche Produktion von beendeten Teilen verlangen. Dispensieren Sie Ausrüstung besteht aus der materiellen Holding (Tag) Zisternen, Pumpen, einen Mischungskopf und eine Kontrolleinheit messend. Häufig, wird Bedingen- oder Heizungskälteanlage-Einheit hinzugefügt, um materielle Temperatur zu kontrollieren, um Mischungsleistungsfähigkeit, Heilmittel-Rate zu verbessern, und Prozess-Veränderlichkeit zu reduzieren. Wahl dessen dispensiert Ausrüstungsbestandteile hängt von Schuss-Größe, Durchfluss, materielle Eigenschaften wie Viskosität und Füller-Inhalt und Prozesssteuerung ab. Materielle Tageszisternen können zu Hunderten von Gallonen in der Größe einzeln sein, und können direkt von Trommeln, IBCs (Zwischenhauptteil-Behälter, wie Totalisatoren), oder Hauptteil-Lagerungszisternen geliefert werden. Sie können Niveau-Sensoren vereinigen, Jacken und Mixer bedingend. Pumpen können zum Meter in einzelnen Grammen pro Sekunde bis zu Hunderte von Pfunden pro Minute nach Größen geordnet werden. Sie können Drehung, Zahnrad oder Kolbenpumpen sein, oder können besonders gehärtete Lanze-Pumpen sein, um Flüssigkeiten zu messen, die hoch abschleifende Füller wie wollastonite, gehackt enthalten, oder Hammer hat Glasfasern gemahlen.

Image:HighPressureDispenseUnit800x600.png|A Polyurethan des Hochdrucks verteilen Einheit, Bedienungsfeld, Pumpe des Hochdrucks, integrierte Tageszisternen und hydraulische Laufwerk-Einheit zeigend.

Image:HighPressureLHeadFront600x800.png|A Mischungskopf des Hochdrucks, einfache Steuerungen zeigend. Vorderansicht.

Image:HighPressureLHeadRear600x800.png|A Hochdruck mischt Kopf, materielle Versorgung und hydraulische Auslöser-Linien zeigend. Hintere Ansicht.

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Die Pumpen können Unterdruck-(10 bis 30 Bar, ~1 zu 3 MPa) oder Hochdruck-fahren (125 bis 250 Bar, ~12.5 zu 25.0 MPa) verteilen Systeme. Mischungsköpfe können einfache statische Mischungstuben, Drehelement-Mixer, dynamische Unterdruckmixer sein, oder hydraulisch angetriebene direkte Stoß-Mixer unter Druck setzen. Kontrolleinheiten können grundlegend Ein/Aus-haben - verteilen Schalter, und Entsprechungsdruck und Temperatureichmaße/anhalten, oder kann mit Fluss-Metern kontrollierter Computer sein, um Mischungsverhältnis, Digitaltemperatur und Niveau-Sensoren und ein volles Gefolge der statistischen Prozesssteuerungssoftware elektronisch zu kalibrieren. Erweiterungen, um Ausrüstung zu verteilen, schließen nucleation oder Gasspritzeneinheiten und die dritte oder vierte Strom-Fähigkeit ein, um Pigmente hinzuzufügen oder in ergänzenden zusätzlichen Paketen zu messen.

Image:LowPressureMixHead600x800.png|A Tiefdruck mischt Kopf mit dem Kalibrierungsraum installierte, sich zeigende materielle Versorgung und Luftauslöser-Linien.

Image:LowPressureMixChamberComponents800x600.png|Low Druck-Mischung führen Bestandteile, einschließlich Mischungsräume, konischer Mixer und steigender Teller an.

Image:LowPressure5GallonDayTanks800x600.png|5-gallon verteilen materielle (20-Liter-)-Tageszisternen, für einen Tiefdruck zu liefern, Einheit.

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Bearbeitung

Verschieden von Strömen im Platz, Brötchen und boardstock und Überzug-Anwendungen, verlangt die Produktion von Stück-Teilen, dass ein Typ der Bearbeitung enthält und die reagierende Flüssigkeit bildet.

Die Wahl des Form machenden Materials ist von der erwarteten Zahl des Gebrauches zum Ende des Lebens (EOL) abhängig, Druck, Flexibilität und Wärmeübertragungseigenschaften formend.

RTV Silikon wird für die Bearbeitung verwendet, die einen EOL in den Tausenden von Teilen hat. Es wird normalerweise verwendet, um starre Schaum-Teile zu formen, wo die Fähigkeit, die Form um Unterhöhlungen sich zu strecken und zu schälen, erforderlich ist.

Die Wärmeübertragungseigenschaft der RTV Silikon-Bearbeitung ist schwach.

Flexibles Hochleistungspolyurethan elastomers wird auch auf diese Weise verwendet.

Epoxydharz, metallgefülltes Epoxydharz und metallgekleidetes Epoxydharz werden für die Bearbeitung verwendet, die einen EOL in Zehntausenden von Teilen hat. Es wird normalerweise verwendet, um flexible Schaum-Kissen zu formen und, integrierte Haut und Mikrozellschaum-Polstern und seichter Entwurf RAND-Anzeigetafeln und Faszie zu setzen.

Die Wärmeübertragungseigenschaft der Epoxydharz-Bearbeitung ist schön; die Wärmeübertragungseigenschaft metallgefüllten und metallgekleideten Epoxydharzes ist gut. Kupferröhren können in den Körper des Werkzeugs vereinigt werden, heißem Wasser erlaubend, die Form-Oberfläche in Umlauf zu setzen und zu heizen.

Aluminium wird für die Bearbeitung verwendet, die einen EOL in den Hunderttausenden von Teilen hat. Es wird normalerweise verwendet, um Mikrozellschaum gasketing zu formen, und elastomer Teile geworfen, und wird gemahlen oder in die Gestalt ausgestoßen.

Rostfreier

Spiegelschluss-Stahl wird für die Bearbeitung verwendet, die ein Glanzäußeres dem beendeten Teil gibt. Die Wärmeübertragungseigenschaft der Metallbearbeitung ist ausgezeichnet.

Schließlich wird geformtes oder gemahlenes Polypropylen verwendet, um niedrig-bändige Bearbeitung für geformte Dichtungsanwendungen zu schaffen. Statt vieler teurer Metallformen kann preisgünstige Plastikbearbeitung von einem einzelnen Metallmaster gebildet werden, der auch größere Designflexibilität erlaubt.

Die Wärmeübertragungseigenschaft der Polypropylen-Bearbeitung ist schwach, der während des Formulierungsprozesses in Betracht gezogen werden muss.

Anwendungen

2007 war der globale Verbrauch von Polyurethan-Rohstoffen über 12 Millionen Metertonnen, die durchschnittliche jährliche Wachstumsrate ist ungefähr 5 %.

Prüfung

Effekten des sichtbaren Lichtes

Polyurethan, besonders jene gemachten verwendenden aromatischen isocyanates, enthält chromophores, die mit Licht aufeinander wirken. Das ist von besonderem Interesse im Gebiet von Polyurethan-Überzügen, wo leichte Stabilität ein kritischer Faktor ist und der Hauptgrund ist, dass aliphatic isocyanates im Bilden von Polyurethan-Überzügen verwendet werden. Wenn PU Schaum, der mit aromatischem isocyanates gemacht wird, zum sichtbaren Licht ausgestellt wird, verfärbt es sich, sich von gebrochen weiß bis gelb zu rötlichbraun drehend. Es ist allgemein akzeptiert worden, dass abgesondert von yellowing sichtbares Licht wenig Wirkung auf Schaum-Eigenschaften hat. Das ist besonders der Fall, wenn der yellowing auf die Außenteile eines großen Schaums stößt, weil der Verfall von Eigenschaften im Außenteil wenig Wirkung auf die gesamten Hauptteil-Eigenschaften des Schaums selbst hat.

Es ist berichtet worden, dass die Aussetzung vom sichtbaren Licht die Veränderlichkeit von einigen Testergebnissen der physikalischen Eigenschaft betreffen kann. Die Erhöhung der Belichtungszeit und/oder leichten Intensität während der Lagerung von Schaum-Proben unter umgebenden Laborbedingungen hat den Betrag des dauerhaften Satzes vergrößert, der in einigen Kompressionssatz-Tests veranlasst ist (die Proben sind zu ihrer ursprünglichen Größe und/oder Gestalt nicht völlig zurückgekehrt). Veränderlichkeit hat sich aus nicht kontrollierter leichter Aussetzung von Kürzungsproben davor ergeben, zusammengepresst zu werden. Andere Schaum-Eigenschaften wurden nicht substantivisch betroffen. Es wurde empfohlen, dass Muster-Vorbereitung und prüfend schnell getan wird, um Schwankung in Ergebnissen zu minimieren, oder wenn Muster bereit, aber seit einer Woche oder mehr nicht geprüft sind, dass die Proben vor der leichten Aussetzung geschützt werden sollten.

UV Radiation der höheren Energie fördert chemische Reaktionen in Schaum, von denen einige für die Schaum-Struktur schädlich sind.

Siehe auch

• Thermoplastisches Polyurethan
• Passiver Feuerschutz
• Penetrant (mechanisch, elektrisch, oder strukturell)

Links

• Zentrum für die Polyurethan-Industrie: Information für EH&S Probleme hat sich auf Polyurethan-Entwicklungen bezogen
• Polyurethan-Informationsportal: Industrieinformationswebsite, die die Anwendungen und Vorteile des Polyurethans beschreibt
• Polyurethan-Synthese, Polymer-Wissenschaftslernzentrum, Universität der Südlichen Mississippi
• Polyurethan-Schaum-Vereinigung: Industrieinformation, Bildungsmaterialien und Mittel haben sich auf flexiblen Polyurethan-Schaum bezogen
• Europäische PU Isolierungsindustrievereinigung: (Früher BING) europäische Stimme für die Nationalen Handelsvereinigungen, die die Polyurethan-Isolierungsindustrie vertreten.