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聚氨酯拉挤成型工艺及其制品

2019-08-15 14:53| 来源:小编| 浏览量:

  经过数年开发,聚氨酯拉挤成型已实现商业化。北美洲的拉挤厂商看到了中国拉挤产品的强烈竞争,故欲通过聚氨酯更高的韧性和强度来寻求发展机遇。在聚氨酯拉挤过程中,可以使用更多的增强纤维,使制品强度大大增高。同时,由于聚氨酯本身优异的冲击强度、拉伸强度和层间剪切强度,制品可制得更薄更轻。例,可用更少的连续原丝毡而更多的无捻粗纱来制得更薄的工字梁,使工字梁的厚度从3.3,mm减少到.6,mm,同时保持其纵向刚度不变。
                                          聚氨酯拉挤成型工艺及其制品

  这样,制品就减少了13%重量和7%成本。另外,由于拉挤聚氨酯制品脆性更小,从而可用常规方式装配而不开裂和破碎。催化剂和树脂的改进使聚氨酯的室温胶凝时间延长至30,min以上。尽管适用期延长,但在拉挤作业的较高温度下仍保持很快的固化速度。其结果,在拉挤单向型材时,生产线速度达到1.83,m/min以上。这与最好的聚酯树脂相似,但比乙烯基酯的0.61~0.92,m/min和环氧的0.31~0.61,m/min快得多。为适应拉挤工艺,一些树脂厂商先后研发了相适的聚氨酯树脂。例如,亨斯曼聚氨酯树脂公司研发了不发泡的聚氨酯树脂,巴斯夫公司也研发了相似树脂, 拜耳材料科学公司推出了拉挤专用Baydur,,,PUL,,2500树脂。而据最近报道,美国雷可德公司亦推出一种聚氨酯混杂树脂DION,31040-00,供拉挤使用。据称该树脂具有低粘度、中度至高度反应性、良好的冲击强度和韧性以及良好的短梁剪切性能。

  聚氨酯复合材料是用热固性聚氨酯制造的。这种复合材料具有优异的拉伸特性、抗冲击性和耐腐蚀性。其典型拉伸强度约880,kg/cm2,拉伸模量约30,230,kg/cm2,断裂伸长率为7.5%以上。经过发泡的聚氨酯复合材料还可减重达20%。拉挤成型

  聚氨酯复合材料优异的韧性有利于后道加工如钻孔、机械加工和装配等作业。与传统热固性复合材料相比,聚氨酯复合材料经加工和冲切的边缘显现极少甚至没有微裂纹。

  聚氨酯复合材料还因其模塑成型性能而受关注。其固化速度比聚酯喷射成型快得多,在非汽车应用中聚氨酯为20,min而聚酯为2~4,h。聚氨酯喷射过程还比聚酯喷射所耗劳动量少得多,因为它不象聚酯那样需要辊压玻璃纤维来排除空气和保证浸透。在制造汽车零部件时,聚氨酯采用SRIM工艺只需30,s至2,min,而聚酯和乙烯基酯片状模塑料(SMC)成型却需2~10,min。制造聚氨酯复合材料所需劳力亦更少,因为SMC模塑需要制备半成品和B阶储存等中间环节。聚氨酯用SRIM所需压力更低,所以模具成本也比SMC低得多。

  聚氨酯也曾有过反应速度的局限。过去,在生产大型玻璃纤维增强聚氨酯制品时,常常因聚氨酯反应太快而无足够时间来关闭压机。但聚氨酯化学配方的灵活性和新的设备设计已克服了先前的局限。聚氨酯复合材料还有另一优点:它们不含苯乙烯,不产生大量的挥发性有机化合物。另一方面,聚氨酯含有MDI(二苯基甲烷-4,4′-二异氰酸酯,一种受控材料),但业内人士认为,在聚氨酯复合材料成型过程中排放的MDI一般可以忽略不计,因为根据行业排放试验的结果,MDI的蒸气压力很低。

  聚氨酯的拉挤制品包括型材、杆件和板材,如梯子杆、工具柄、电线杆横担、电杆、曲棍球杆、码头片桩、货柜板材等。窗框是新的增长点。加拿大茵莱玻璃钢公司正使用拜耳的Baydur,,,PUL,2500聚氨酯树脂拉挤窗框型材。使用这种树脂,可以制得更大、更薄而强度足够的型材,用于大窗框甚至幕墙。据称这种窗框比铝、木和塑料窗框好得多。

  它们具有优良的胀缩性能,可耐受各种气候条件,从北极严寒到到沙漠酷热以及海边潮湿。它们可经涂漆或后加工而形成木质外观。另一个有意思的用途是铁路枕木。在欧洲,铁路建造者越来越多地关注用日本积水化学公司拉挤的FFU(纤维增强泡沫聚氨酯)枕木来代替木质或混凝土枕木。经过几次成功应用之后,最近在德国勒弗库森化工园又安装了一支路系统,共使用了136根FFU枕木。这些枕木由积水化学公司提供,所用聚氨酯来自拜耳材料科学公司设在日本的供应商。据称这种枕木看似木材,结合了天然产品和现代设计的所有优点。它可用普通木工工具进行锯、刨、钉、上螺丝和胶粘等加工。其热膨胀系数和导热率都很低。由于有纤维增强,其抗压、抗拉、抗弯强度都很高,使用寿命比传统枕木长3倍多。由于其闭孔结构,它即使在暴雨中也吸水极少,因而不影响其优良的电绝缘性能。该材料还耐水解、油脂、海水、霜冻和除冰盐,在长期气候条件下也保持稳定。其重量和现场加工性能大大优于混凝土,可制成任意长度,不需为每种长度另制模。其生态性能也是一大优点,制造时不使用溶剂,使用后可以循环利用。由于这些优点,FFU枕木特别适于在隧道、桥梁使用。在日本,每年要铺设9万多根聚氨酯枕木,现在已有130多万根投入使用。日本著名的高速列车“新干线”的铁轨就使用了这种枕木。

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