聚氨酯的分子式如何影响产品开发

聚氨酯是一种用途广泛的塑料材料，在人们每天使用的产品中发挥着重要作用。聚氨酯由 Otto Bayer 博士于 1937 年发明，在二战期间主要用作橡胶的替代品。到 1950 和 60 年代，聚氨酯被用于弹性体、粘合剂和软质缓冲泡沫中。

今天，这种材料无处不在，几乎可以在任何主要行业的任何产品中找到。常见应用包括皮革服装、隔热系统、汽车扰流板、手术单等等。

聚氨酯怎么可能有这么多截然不同的形式？这一切都归结为聚氨酯化学式。以下是工程师和产品团队应该了解的关于不同种类聚氨酯、聚氨酯配方为何重要以及配方如何影响其最终部件的知识。

聚醚与聚酯——有什么区别？

最常见的聚氨酯衍生自聚醚和聚酯。两者都具有弹性，都可以制成任何硬度，并且都具有跨行业的各种应用。但是，聚醚和聚酯不可互换。工程师应熟悉这两种材料之间的主要区别，以确保他们选择最适合其应用的聚氨酯塑料。

聚酯-聚氨酯用于较软的聚氨酯（硬度计低于 90A），并以其强大的抗切割性、耐磨性、抗撕裂性和耐溶剂性而闻名。它们可以比聚醚-聚氨酯更长时间地承受更高的温度，并具有更高的拉伸强度。聚酯也是减震的绝佳选择，广泛用于需要减振的应用。流行的应用包括银行设备滚轮、保险杠垫和自动化夹具。

然而，聚酯确实有其缺点。该材料一般防潮性较差，不建议用于将暴露在水或高湿度环境中的部件。水解会破坏材料的物理性质。

另一方面，聚醚-聚氨酯用于较硬的聚氨酯（硬度计 90A 以上），并且往往比聚酯-聚氨酯具有更高的防潮性和更多的动态性能。这种材料还具有更好的回弹性、更好的低温柔韧性，在高速应用中表现更好。其优异的机械性能也使其非常适用于承受中高应力的零件。

聚醚的流行应用包括滑板轮、升降机轮、钣金成型辊和各种食品安全应用。尽管聚醚用于较硬的聚氨酯，但这种材料的耐磨性实际上比聚酯低，而且更容易撕裂。它的价格通常也更高。

为什么聚氨酯配方很重要

要了解聚氨酯配方为何如此重要，了解聚氨酯化学的基础知识会很有帮助。聚氨酯是通过多元醇和异氰酸酯之间的化学反应产生的，从而产生预聚物。然后将该预聚物与固化剂交联以形成聚氨酯。这种聚氨酯化学式看似简单，但复杂性和可变性有很大的空间。

以热固性聚氨酯为例。通常，这类聚氨酯由 TDI 或 MDI 主链组成——它们分别在高温和低温下提供良好的机械性能——结合醚或酯化学键。酯型聚氨酯包含两个氧原子和两个碳原子，而醚型聚氨酯只包含一个氧原子和两个碳原子。

这些主链和化学键的每一种独特组合都会赋予最终材料不同的物理特性。还有数十种化学品可用于聚氨酯中的固化剂，此外还可以将固化剂和添加剂混合以创造全新的产品。

在所有这些因素的影响下，通过对聚氨酯化学配方进行细微调整，就可以创造出看似无穷无尽的配方。这就是为什么工程师和产品团队必须评估其未来聚氨酯塑料的各个方面，并避免根据一两个标准来选择材料。

如果两个聚氨酯弹力球硬度相同但化学合成不同，一个可能会掉到地板上，而另一个可能会弹起来。为确保最终部件的性能完全符合预期，工程师和产品团队必须在产品开发过程中仔细考虑聚氨酯配方。

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总而言之，聚酯聚氨酯更适合低硬度配方、高温应用以及需要吸收冲击或振动的部件。聚醚型聚氨酯更适用于硬度较高的配方、高速或高应力应用以及会接触水的部件。

产品团队和工程师必须评估任何潜在聚氨酯的独特化学配方，以确保其最终部件具有所需的性能并满足所有关键要求。与经验丰富的制造合作伙伴合作会有所帮助。

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