聚氨酯弹性体——绿色轮

发布日期:2020-04-27 21:19:52    来源:unknown    作者 :unknown    浏览量:239
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长期以来,橡胶一直是轮胎制造业的首选材料,在轮胎中使用已经有100多年历史,而聚氨酯弹性体在轮胎中的规模化应用仅有50年时间。在第二次世界大战期间,为了克服资源供应紧缺的问题,西方各国开始竭力研究开发合成橡胶等聚合物,德国科学家Otto Bayer最早合成出聚氨酯弹性体,其目的是替代天然橡胶、钢材等紧缺战略物资。聚氨酯特有的性能使其逐渐发展成为材料加工工业的重要材料,到20世纪60年代,在美国从原料生产、弹性体合成以及加工应用领域已经形成较完整的工业化体系。聚氨酯弹性体是一类在分子链中含有氨基甲酸酯基团(—NHCOO—)的弹性体聚合物材料,通常以低聚物多元醇、二元或多元异氰酸酯、扩链剂/交联剂以及少量助剂制得。从分子结构上看,聚氨酯弹性体是一种嵌段聚合物,一般由低聚物多元醇柔性长链构成软段,以二异氰酸酯及扩链剂构成硬段,硬段和软段交替排列,形成重复结构单元。除含有氨酯基团外,聚氨酯分子内及分子间可形成氢键,软段和硬段可形成微相区并产生微观相分离。这种分子结构,使聚氨酯弹性体成为一种性能介于一般橡胶与塑料之间的高分子合成材料,既有橡胶的高弹性,又有塑料的高硬度和高强度,耐磨性能卓越(为一般橡胶的3~10倍),有“耐磨橡胶之王”的美誉,还具有良好的机械强度、耐油性、耐化学药品、耐屈挠性和优异的耐低温性能。自20世纪60年代,人们开始了聚氨酯弹性体在轮胎中的应用研究,从那时起,聚氨酯和普通橡胶一样成为轮胎制造业关注的重点材料。

聚氨酯弹性体不仅是制造“绿色轮胎”的理想材料,也是实现轮胎“绿色制造”的最佳首选。采用浇注型聚氨酯弹性体制造轮胎,可使复杂的固相加工改变为简单的液相加工,省去庞大的生产设备,大大简化了加工工艺,实现了材料混合、成型、硫化一体化,大大减少制造过程能源消耗。即使是聚氨酯/橡胶复合结构工艺技术制造轮胎,也减少了橡胶胎面胶的混炼胶量,减少污染环境的炭黑和芳烃油的使用量,减少制造过程废水、废气的排放。聚氨酯轮胎滚动阻力低,使汽车的燃油消耗减少;使用寿命长,减少轮胎使用数量和翻新次数,节省了制造轮胎的资源和能源。聚氨酯轮胎在使用过程中不会产生污染环境的废尘、废料,充分体现了聚氨酯轮胎在使用过程中环境友好的特性。橡胶轮胎在使用过程中,胎面中的多环芳烃和炭黑等材料会散发到空气和土壤中,严重污染环境,废旧轮胎回收利用难度大,耗费更多的人力、财力和物力。聚氨酯材料通过改性可以实现生物降解,其回收利用比橡胶容易。

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