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1、浇注型聚氨酯弹性体与橡胶性能对比分析摘要：聚氨酯弹性体因其原材料选择和加工方法多种多样、硬度范围宽、性能优异、其在高硬度和高强度下仍具有良好的弹性和伸长率以及环保等特点，已广泛应用于国民经济的各个领域。本文对比了浇注型聚氨酯弹性体和橡胶的加工工艺性能、物理机械性能、动态性能以及轮胎综合性能，并对各自的优缺点进行了简要的分析。关键词：浇注型聚氨酯弹性体；橡胶；加工工艺；动态性能；轮胎1引言聚氨酯弹性体（PUE）又称聚氨酯橡胶，它属于特种合成橡胶，是一类在分子主链中含有较多氨基甲酸酯基团（-NHCOO-）的弹性聚合
2、物，是典型的多嵌段共聚物材料。一般是由聚酯、聚醚、聚烯烃等端羟基低聚物与异氰酸酯反应，再由低分子醇类或胺类作为扩链剂逐步聚合而成，具有硬度范围宽、高撕裂强度和伸长率、高耐磨、吸振减震效果好、耐老化、耐油性、耐化学药品和耐低温等优异的性能[[]EmilRaymondRiegel,JamesAlbertKent.KentandRiegel'sHandbookofIndustrialChemistryandBiotechnology[M].NewYork:Springer,2007,689-718.]。由于其独特的性
3、能、多种产品形态、简便的成型工艺，得到了很大的发展，广泛用于胶辊、轮胎、密封器件、衬里和保护层等方面，是国防军工、化工、交通、印刷建筑、冶金、造纸等工业行业不可缺少的重要材料。随着国民经济的飞速发展，性能优异的浇注型聚氨酯弹性体（CPUE）材料制品备受青睐，并在逐步替代许多特种橡胶制品，如负重轮挂胶[[]Yoshida,Tsuyoshi,Nakata,etal.USPat,7014278.2006-03-21.]、以及各种轮胎[[]张海.聚氨酯弹性体胎面/橡胶胎体复合轮胎产业化的进展[J].轮胎工业,2013,
4、33（4）:195-197.]、胶轮胶辊、汽车联轴节[[]郑成刚.聚氨酯材料在汽车上的应用及发展状况[J].汽车工艺与材料,2005(3):21-24.]、安全气囊[[]唐苏亚.聚氨酯弹性体的应用前景展望[C].中国聚氨酯工业协会弹性体专业委员会2011年年会论文集,2011:122-127.]、减震材料和医用心血管材料[[]VeraLCovolan,RobertaDiPonzio,FederieaChiellini,etal.Polyurethanebasedmaterialsfortheproduction
5、ofbiomedicalmaterials.MaeromoleeularSymPosia,2004,218(1):273.]等，因而对其性能的研究和逐步改进是很有意义的。本文从加工工艺性能、物理机械性能、动态性能以及轮胎使用的综合性能方面对CPUE和橡胶进行对比分析，以期对产品性能的改进有所参考。2浇注型聚氨酯弹性体和橡胶性能对比分析2.1加工工艺性能对比CPUE和橡胶在加工工艺性能上有着显著的区别，目前成熟的橡胶加工工艺通常包括生胶的塑炼、混炼、贴合成形、高温硫化等工艺过程，需要各种大型的设备，如开炼机、密炼
6、机、破胶机、烘胶装置、压延机、硫化机[[]吴生绪.图解橡胶成型技术[M].北京:机械工业出版社,2011:103-173.]等，能耗大，效率低，即使在先进的工业化国家，仍有许多工艺需要人工操作，很难实现橡胶工业的自动化、连续化和机械化；而CPUE的加工工艺则相对简单，被称为液体橡胶，对于两步法合成工艺而言，生产工艺主要包括低聚物多元醇的脱水、预聚物的合成、制品的生产[[]刘厚钧.聚氨酯弹性体手册[M].北京:化学工业出版社,2012:172-178.]6。其中预聚物的合成可以采用手工间歇法和规模生产法，后者只需
7、将低聚物多元醇经循环泵送入管式交换器加热后，经计量泵入盛有异氰酸酯的反应釜中反应即可，反应釜温度可以用仪表控制，反应完成后真空脱泡，再将预聚物送入冷却储罐降温和包装，整个过程由电脑程序控制，既减轻了工人的劳动强度也确保了产品质量。而制品的生产也可以实现自动化，通过机械连续法，预聚物的预热、脱泡，扩链剂的熔化，以及预聚物与扩链剂的计量、混合及浇注都在浇注机中连续完成，整个过程同样由电脑自动控制，能够连续生产制品，生产效率高、产品质量稳定。因此，和橡胶相比CPUE有更好的加工工艺性能。2.2物理机械性能对比CPUE
8、和橡胶使用过程中都要受到各种外力的作用，因此在各种外力作用下所表现的机械强度是其使用性能最重要的指标。表1和图1是易玉华[[]易玉华,陈晓东,洪河谋,等.聚氨酯弹性体与橡胶材料应力应变的比较分析[C].中国聚氨酯工业协会第十二次年会论文集,2004:136-138.]等在实验室获得的几种具有使用价值的CPUE和橡胶材料的力学性能相关数据，从中可以看出虽然通用橡胶材料和CPUE都属于化学
