폴리우레탄(PU) - 완플라스

폴리 우레탄 (PU)

2024 년 9 월 2 일

완플라스

폴리우레탄(PU)은 폴리우레탄이라고도 하며, 폴리올과 폴리이소시아네이트의 중합 반응으로 형성된 우수한 기계적 성질을 가진 폴리머 소재입니다. 합성은 1937년 Byaer 교수가 1,6-헥사메틸렌 디이소시아네이트와 1,4-부탄디올을 원료로 사용하여 선형 폴리우레탄 수지를 처음 합성한 데서 시작되었습니다. 폴리우레탄의 주요 유형으로는 폴리에테르, 폴리에스테르, 폴리이미드, 폴리우레아 등이 있습니다. 폴리우레탄 플라스틱(주로 폼 플라스틱), 폴리우레탄 섬유(중국에서는 스판덱스라고 함), 폴리우레탄 고무 및 엘라스토머로 만들 수 있습니다. 그리고 다른 재료.

거의 80년의 기술 개발을 거쳐 이 소재는 코팅, 접착제, 직물 마감제, 가죽 개질제, 폴리우레탄 연질/경질 폼, 엘라스토머 등의 제품을 포함하여 널리 사용되었으며 섬유, 건설, 항공, 선박, 운송, 의학, 전자 등의 분야에서 사용됩니다. 연질 폴리우레탄은 주로 열가소성 물질 선형 구조입니다. 안정성, 내화학성, 회복성 및 기계적 특성이 더 우수합니다. PVC 폼 소재이며 압축 변형이 작습니다. 우수한 단열성, 방음성, 내진성 및 항독성 특성을 가지고 있습니다. 따라서 포장, 방음 및 여과 재료로 사용됩니다. 경질 폴리우레탄 플라스틱은 무게가 가볍고 방음 및 단열성이 뛰어나고 화학 물질에 강하고 전기적 특성이 좋으며 가공이 쉽고 흡수율이 낮습니다. 주로 건설, 자동차, 항공 산업 및 단열 구조 재료에 사용됩니다. 폴리우레탄 엘라스토머의 성능은 플라스틱과 고무의 중간입니다. 내유성, 내마모성, 저온 내성, 노화 방지, 경도 및 탄성이 높습니다. 주로 신발 산업 및 의료 산업에 사용됩니다. 폴리우레탄은 접착제, 코팅, 합성 가죽 등을 만드는 데에도 사용할 수 있습니다.

물리 화학적 특성

물리적 특성

물리적 특성: 폴리우레탄의 물리적 특성은 유형에 따라 다릅니다. 일반적으로 폴리우레탄의 밀도는 1.2~1.3g/cm³입니다. 고밀도, 고강도, 고인성, 고내마모성의 특성을 가지고 있습니다. 폴리우레탄은 노란색 또는 갈색-노란색 점성 액체 외관을 가지고 있습니다. 물에는 녹지 않지만 스티렌 및 크실렌과 같은 유기 용매에는 녹습니다. 녹는점, 상대 밀도, 용해도 및 기타 물리적 및 화학적 특성은 특정 유형에 따라 다릅니다.

화학적 성질

계산화학 데이터

분자량: 302.37g/mol

정확한 질량: 302.18417193

동위원소 질량: 302.18417193

복잡성: 230

회전 가능한 화학 결합 수: 11

수소결합 기증자 수: 3

수소 결합 수용체 수: 7

위상 표면적: 120

중원자 수: 21

결정된 원자 입체 중심의 수: 0

불확실한 원자 입체 중심의 수: 0

화학 결합 입체 중심의 수를 결정하십시오: 0

불확실한 화학 결합 입체 중심의 수: 0

동위원소 원자 수: 0

공유 결합 단위 수: 2

개발 개요

폴리우레탄(PU)은 1930년대에 독일 과학자들에 의해 처음 개발되었습니다. 독일 과학자들은 액상 이소시아네이트와 액상 폴리에테르 또는 디올 폴리에스터를 폴리축합하여 새로운 소재를 생산했습니다. 이 소재의 물리적 성능 매개변수는 당시 폴리올레핀 소재와 달랐습니다. 과학자들은 이를 폴리우레탄이라고 명명했습니다. 1950차 세계 대전이 끝나면서 미국의 화학 제조 산업이 번창했고, XNUMX년대에 폴리우레탄 연질 폼 플라스틱이 합성되었습니다. 이는 당시 화학 산업에서 이정표가 되는 연구였으며 폴리우레탄 산업의 미래 발전을 위한 견고한 기술적 기반을 제공했습니다.

주요 원자재 시장 개요

폴리우레탄의 주요 원료로는 디페닐메탄디이소시아네이트(MDI), 톨루엔디이소시아네이트(TDI) 등이 있다. 폴리 프로필렌 글리콜(PPG)은 이제 국제적 상품이 되었습니다. 이러한 원료의 생산 기술과 장비는 매우 복잡하고 제품 경쟁이 매우 치열합니다. 장기 개발의 결과로 생산이 비교적 집중되었습니다.

이소시아네이트는 이소시아닉산의 다양한 에스테르에 대한 총칭입니다. -NCO 그룹의 수로 분류하면 모노이소시아네이트 RN=C=O, 디이소시아네이트 O=C=NRN=C=O 및 폴리이소시아네이트 등이 포함됩니다. 또한 지방족 이소시아네이트와 방향족 이소시아네이트로 나눌 수 있습니다. 현재 방향족 이소시아네이트가 가장 널리 사용되고 있으며, 예를 들어 톨루엔 디이소시아네이트 TDI 및 디페닐메탄 디이소시아네이트 MDI가 있습니다.

(1) 톨루엔디이소시아네이트 TDI(상대분자량 174.16)

TDI는 매운 냄새가 나는 연한 노란색 또는 무색 투명한 액체입니다. 경제성, 보관 및 편리한 운송의 장점이 있지만 황변에 강하지 않습니다. 구조상 벤젠 고리의 전자 흡인 효과로 인해 반응성이 높습니다. 합성 중에 반응 온도를 제어해야 합니다.

그것은 주로 2-TDI와 2,4-TDI의 2,6가지 이성질체로 나뉜다.1. 산업계에는 3가지 주요 유형이 있다: (1) TDI-100은 100% 2,4-TDI를 포함한다; (2) TDI-80은 80% 2,4-TDI와 20% 2,6-TDI를 포함한다; (3) TDI-65는 65% 2,4-TDI와 35% 2,6-TDI를 포함하고, 그 중 TDI-80이 가장 흔하다.

(2) MDI 디페닐메탄 디이소시아네이트(상대 분자량 250.26)

MDI는 주로 순수 MDI, 중합 MDI, 액화 MDI, 조 MDI 등을 포함합니다. 순수 MDI는 흰색 또는 밝은 노란색 고체이며 독성이 있고 실온에서 불안정하며 자체 중합하기 쉽고 5°C 이하에서 보관해야 합니다. 중합 MDI는 갈색 투명한 액체이며 실온에서 보관할 수 있습니다. 조 MDI는 중합 MDI와 순수 MDI의 혼합물로 PAPI라고도 합니다. MDI는 분자 규칙성, 경도, 내용매성 및 내수성이 좋지만 황변에 강하지 않습니다. 주로 플라스틱 트랙, 연질 및 경질 폼 등의 원료로 사용됩니다.

실제 산업 생산에서 TDI와 MDI는 대체재입니다. TDI 시스템에서 생산되는 폼 밀도는 비교적 큰 반면 MDI에서 생산되는 폴리우레탄은 성형성이 더 좋습니다.

MDI의 생산기술과 장비 요구사항은 비교적 복잡하며, 생산기술은 전 세계 여러 거대기업에 의해 통제되고 있다. 전 세계 MDI 생산기업의 95% 이상이 아시아와 유럽에 집중되어 있다. 두 나라와 비교하면 유럽 시장의 성장률은 아시아만큼 빠르지 않지만, MDI 산업이 일찍 시작되었고 시장이 더 성숙했다.

1년 2015월 XNUMX일 중국-한국 자유무역협정 체결 이후 폴리우레탄 원료에 대한 세율이 변경되었습니다. 중국 폴리 MDI의 수출 세율은 수입 세율보다 더 빨리 하락했습니다. 국내 폴리 MDI 시장 용량과 생산량이 증가함에 따라 수입 의존도는 감소하고 수출 의존도는 증가했습니다.

(3) 폴리옥시프로필렌글리콜 PPG

폴리에테르 폴리올의 에테르 결합은 회전하기 쉽고, 유연성이 좋은 수성 폴리우레탄을 제조하는 데 사용할 수 있습니다. 에테르 결합은 가수분해에 강하고, 폴리우레탄은 가수분해 저항성이 좋습니다. 그러나 탄소 원자가 쉽게 산화되므로 재료의 열 안정성이 좋지 않습니다. PPG는 폴리우레탄 제품 생산의 주요 원료 중 하나입니다. 폴리우레탄 폼 플라스틱에서의 사용은 90% 이상에 도달할 수 있으며, 사용 비중이 가장 큽니다. 폴리에테르 폴리올 생산 시설의 규모가 크기 때문에 생산 용량은 주로 BASF, Bayer, Dow Chemical, Shell과 같은 여러 대형 다국적 기업에 집중되어 있습니다. 중국의 폴리에테르 폴리올 제조업체는 기술 도입과 독자적인 연구 개발을 통해 일정 규모를 형성했을 뿐입니다. 최근 몇 년 동안 대형 제조업체의 확장으로 폴리에테르 폴리올의 종류와 사양이 기본적으로 완성되었고, 제품 품질과 안정성도 크게 향상되었습니다.

분류

외관에 따른 분류

폴리우레탄의 외관(분산형태 및 입자크기)에 따라 폴리우레탄 수용액, 폴리우레탄 분산액, 폴리우레탄 에멀전으로 분류할 수 있다(표1).

이름	폴리우레탄 수용액	폴리우레탄 에멀전	폴리우레탄 분산
상태	콜로이드 분산	분산	분산
외관	투명한	백색 탁도	유백색 반투명
입자 크기/nm	10 미만	10 ~ 100	100 이상
상대 분자량	100 ~ 1000	5000 이상	1000 ~ 200,000

표 1 외관 분류

친수성 그룹에 따른 분류

이온 그룹과 전하의 종류에 따라 음이온성, 양이온성, 비이온성으로 분류합니다. (표 2)

이름	기능
음이온 성	음이온 그룹은 주쇄 또는 측쇄에 부착되며, 주로 설폰산 유형과 하이드록시산 유형입니다. 이온은 사슬 연장제를 통해 도입되고 유화 후 음이온 폴리우레탄이 형성됩니다.
양이온	3차 아민기가 주쇄 또는 측쇄에 도입되고, 4차화 처리 후 암모늄 이온 또는 설포늄 이온(대부분 4차 암모늄 이온)을 함유하게 된다.
비 이온	분자 자체는 이온성기를 함유하지 않으며, 유화제와 폴리우레탄은 전단기에 의해 유화되거나 비이온성 친수성기가 유화 원료로 사용됩니다.

표 2 친수성기의 분류

용도별 분류

사용 형태에 따라 단일성분형과 3성분형으로 나눌 수 있다(표 XNUMX).

이름	기능
단일 구성요소	가교제를 첨가하지 않고도 필요한 수성 폴리우레탄을 얻을 수 있으며, 바로 사용 가능합니다.
XNUMX 성분	가교제를 첨가해야 하며 단독으로 사용할 수 없습니다. 또는 가교제를 단일 성분 수성 폴리우레탄에 첨가하여 접착력을 높여 폴리우레탄 원료와 가교제가 2성분을 형성할 수 있습니다.

표 3 사용형태의 분류

폴리우레탄 개질 연구의 현재 현황

수성 폴리우레탄(WPU)에는 많은 종류가 있으며, 강력한 기능성, 낮은 휘발성, 낮은 냄새, 우수한 내마모성 등의 장점을 가지고 있으며, 다양한 산업에서 널리 사용되고 있습니다. 그러나 내수성과 내열성이 좋지 않아 수성 폴리우레탄의 개발이 어느 정도 제한되어 있으며, 이는 개질에 의해 처리될 수 있습니다.

일반적으로, 그것은 다음에 의해 수정됩니다 아크릴 산, 유기 불소, 유기 실리콘, 나노물질, 에폭시 수지, 생물 기반 물질, 가교. 또한 폴리우레탄에 의한 다른 물질의 변형도 연구 핫스팟입니다.

아크릴산 개질

아크릴산은 내광성, 내후성, 내산성, 내수성이 좋으며 황변하기 쉽지 않습니다. 또한 저렴합니다. 현재 아크릴산 개질은 주로 블록, 그래프팅, 코어-쉘 유화 중합과 같은 방법을 채택합니다. 아크릴산 개질을 통해 폴리우레탄의 접착력, 내후성 및 고형분 함량을 개선할 수 있습니다. 이 방법으로 제조된 저비용 폴리우레탄은 광범위한 응용 전망을 가지고 있으며 현재 많은 분야에서 널리 사용되고 있습니다. 예를 들어, 아크릴 폴리우레탄과 소수성 ZnO 살균 현탁액을 사용하여 초소수성 층을 제조하고, 기존 유화제 대신 반응성 유화제를 사용하여 입자 크기가 작고 입자 분포가 좁으며 고형분 함량이 높은 수성 폴리우레탄을 제조하거나 헥사플루오로부틸 아크릴레이트(FA)를 사용하여 필름의 열 안정성과 인장 강도를 개선했습니다.

유기불소변형

유기 불소의 불소 원자는 높은 CF 결합 에너지와 짧은 결합 길이를 가지고 있으며, 좋은 내수성, 내화학성, 내열성, 생물학적 저항성, 내마모성 및 절연성을 가지고 있습니다. 폴리우레탄에 유기 불소를 도입하는 것은 일반적인 개질 방법 중 하나입니다. 개질된 폴리우레탄 필름의 내열성과 내수성이 향상됩니다.

실리콘 수정

실리콘의 주쇄는 Si-O-Si 결합을 포함하고, 측쇄는 실리콘 원자에 연결된 유기기로 형성됩니다. 그것은 열 안정성, 내수성, 내후성, 내식성, 무독성, 무미 및 생체 적합성의 장점이 있습니다. 실리콘을 사용하여 폴리우레탄을 개질하면 필름의 기계적 특성을 개선하고 내수성, 내후성 및 낮은 표면 에너지와 같은 폴리우레탄 특성을 부여할 수 있습니다. 현재 다섯 가지 주요 방법이 있습니다: (1) 실라놀 개질법; (2) 아미노알킬 폴리실록산 개질법; (3) 하이드록시알킬 폴리실록산 개질법; (4) 알콕시실란 가교 개질법; (5) 케이지형 실세스퀴옥산(POSS) 개질법. 개질 후 재료 특성이 효과적으로 개선됩니다.

나노물질 변형

나노물질 개질은 필름의 기계적 특성을 개선하고, 단열성, 소수성, 전도성과 같은 기능을 부여하며, 또한 개방형 기공 구조를 형성할 수 있습니다. 현재 금속 나노물질과 탄소 나노물질이 주요 재료이며, 그 중 TiO 2, 그래핀, 탄소 나노튜브가 널리 연구되고 있습니다. 개질된 폴리우레탄은 주로 의학, 항공우주, 전자 등에 사용됩니다.

에폭시수지 개질

에폭시수지는 에폭시기, 에테르결합, 히드록실기 등을 가지고 있으며, 안정성이 좋고, 기계적 강도, 접착력이 좋고, 경화수축이 작고, 가격이 저렴하다. 개질방법은 주로 링개방을 통해 에폭시기를 폴리우레탄에 도입하여 개질된 폴리우레탄 에멀전의 내수성 및 내용제성을 개선하는 것이다. 그러나 개질 후에는 취성이 있고 인성이 부족하여 하이엔드 분야에서의 적용이 제한된다. 주로 전자, 항공우주, 운송 등의 분야에서 사용된다.

가교 변형

가교 개질은 폴리우레탄 분자와 도입 분자 사이의 가교를 말합니다. 가교 개질은 내부 가교, 외부 가교 및 자체 가교로 나뉩니다. 일반적으로 내부 가교 개질 폴리우레탄은 단일 성분 폴리우레탄에 속하고 외부 가교 개질 폴리우레탄은 2 성분 폴리우레탄에 속하며 자체 가교 개질은 도입 또는 혼합 가교 그룹의. 개질 후, 폴리우레탄 필름의 내수성, 내열성, 내용매성 및 기계적 특성이 상당히 개선됩니다.

생물기반 소재의 변형

생물 기반 소재는 주로 폴리우레탄을 개질하는 데 사용되는 환경 친화적인 소재입니다. 예를 들어, 키토산, 리그닌, 셀룰로스 등은 재생 가능하고 친환경적이라는 장점이 있습니다.

제품 분류

폴리우레탄 제품은 주로 다음과 같이 구성됩니다: 폼 플라스틱, 엘라스토머, 섬유 플라스틱, 섬유, 가죽 및 신발 수지, 도료, 접착제 및 실런트, 그 중 폼 플라스틱이 가장 큰 비중을 차지합니다.

폴리 우레탄 발포체

폴리우레탄 폼은 하드 폼과 소프트 폼의 두 가지 유형으로 나뉩니다. 그것은 우수한 탄성, 신장, 압축 강도 및 부드러움과 좋은 화학적 안정성을 가지고 있습니다. 또한 폴리우레탄 폼은 우수한 가공, 접착력, 단열성 및 기타 특성을 가지고 있으며 고성능 쿠션 소재입니다.

폴리우레탄 엘라스토머

폴리우레탄 엘라스토머는 구조상 두 개의 세그먼트, 즉 하나는 부드럽고 하나는 단단한 세그먼트를 가지고 있기 때문에 분자 사슬의 설계를 통해 고강도, 우수한 인성, 내마모성 및 내유성과 같은 우수한 특성을 부여할 수 있습니다. "내마모성 고무"로 알려진 폴리우레탄은 고무의 높은 탄성과 플라스틱의 강성을 모두 가지고 있습니다.

폴리우레탄 섬유 플라스틱

폴리우레탄 섬유 플라스틱은 인장 강도와 인성이 높아 많은 응용 분야에서 선호되는 소재입니다. 내마모성과 내유성이 우수하여 로프, 운동화 소재 등과 같이 내마모 성능이 필요한 응용 분야에 적합하며 일부 오일과 화학 물질이 있는 환경에서도 안정적인 성능을 유지할 수 있습니다. 폴리우레탄 섬유는 높은 탄성과 회복성을 보여 탄성 직물, 스프링 등과 같이 높은 탄성 요구 사항이 있는 응용 분야에서 널리 사용됩니다.

폴리 우레탄 코팅

신청 현황

일반 대중의 물질적 생활 수준이 지속적으로 향상됨에 따라 폴리우레탄 코팅은 뛰어난 성능적 이점으로 새로운 급속한 개발 단계에 접어들었습니다. 통계 자료에 따르면 1980년부터 2004년까지 다양한 산업에서 폴리우레탄 코팅을 사용하는 것은 매우 빠른 개발 추세를 보였습니다. 폴리우레탄 코팅의 총 사용량은 1,700톤에서 200,000톤으로 획기적인 발전을 이루었습니다. 폴리우레탄 코팅의 생산량은 알키드 수지 페인트, 아크릴 수지 페인트, 페놀 수지 페인트에 이어 두 번째로 코팅 분야에서 네 번째로 큰 품종이 되었습니다. 이러한 개발 추세는 오늘날까지 이어지고 있으며, 생산량과 사용 범위는 여전히 매우 빠른 개발 추세를 유지하고 있습니다.

폴리우레탄 코팅의 연구, 개발 및 응용 측면에서 가장 주류를 이루는 것은 여전히 2성분 폴리우레탄 코팅이며, 목재 가구 코팅 분야에서의 응용 범위는 끊임없이 확대되고 개선되고 있습니다. 또한, 단일 성분 폴리우레탄 코팅은 여전히 자동차 가공 및 지하실 방수 분야에서 매우 강력한 응용 이점을 가지고 있습니다. 이 유형의 코팅은 폴리우레탄을 주요 재료로 사용하며 다양한 유형의 페인트 및 바니시 생산에 매우 좋은 응용 가치를 가지고 있습니다. 새로 개발된 아크릴 폴리우레탄 페인트는 뷰렛을 경화제로 사용하며 자동차 수리 페인트에서의 응용 가치는 매우 신뢰할 수 있습니다. 특히 경차, 대형 버스 및 밴의 경우 차량 가공에서의 코팅 기능은 매우 인정받을 만하며 시장 전망은 상당히 상당합니다. 아크릴 폴리우레탄 코팅을 기반으로 개발된 다양한 신형 폴리우레탄 코팅은 가전제품 및 기차와 같은 가공 대상의 가공 품질 요구 사항을 충족하기 위해 다른 제조 및 가공 분야에서도 응용 가치를 발휘할 수 있습니다.

또한 바닥 코팅, 공작기계 코팅, 항공우주 장비 표면 코팅 및 기타 분야에 사용할 수 있는 특수 폴리우레탄 코팅은 가속 개발 및 연구 중입니다. 관련 보고서는 현재 폴리우레탄 코팅의 분류, 특성 및 적용 분야를 검토하고 분석했습니다.

연구 및 개발

(1) 수성폴리우레탄 코팅제

1942년 독일의 P. 슐라크가 최초로 수성 폴리우레탄 에멀전을 합성하면서 폴리우레탄의 개발은 새로운 시대로 접어들었다. 1967년 미국이 주도적으로 산업화를 이루었다. 1972년 독일 바이엘사의 디테리히가 디이소시아네이트와 디올을 원료로 수성 폴리우레탄 코팅제를 성공적으로 제조했다. P. 슐라크의 합성과 비교했을 때 입자 크기가 더 작다(0.03-100.00 μm).

현재 전 세계 수성 폴리우레탄 수지의 연간 생산량은 약 50,000~60,000톤입니다. 수성 폴리우레탄 코팅은 물을 코팅 분산 매체로 사용합니다. 전체 폴리우레탄 코팅 구조 시스템에는 유기 용매가 적기 때문에 코팅 분야의 현재 환경 보호에 대한 에너지 절약 및 배출 감소 요구 사항을 충족합니다. 따라서 관련 분야에서 수성 폴리우레탄 코팅의 적용 및 개발은 업계 관계자에게 점점 더 관심을 갖고 평가되고 있습니다. 지금까지 중국 전체 코팅 분야에서 폴리우레탄 코팅의 적용 비율은 약 4%에 불과하지만 수성 폴리우레탄 코팅의 엔지니어링 적용은 최근 몇 년 동안 거의 10%의 성장률을 유지해 왔습니다. 일반적으로 수성 폴리우레탄 코팅은 추가 분산제나 유화제가 필요하지 않으며 분자 크기와 분자 구조는 상황에 따라 적절히 조정할 수 있습니다. 이러한 특징을 감안할 때, 전통적으로 널리 사용되는 라텍스 코팅과 비교할 때, 수성 폴리우레탄 코팅은 가소제와 필름 형성 보조제를 적절한 비율로 첨가할 필요 없이 더 나은 저온 필름 형성 특성을 가질 수 있습니다. 다른 코팅과 비교할 때, 수성 폴리우레탄 코팅은 외관이 좋을 뿐만 아니라 건조 시간도 짧아 목재 코팅 분야에서 독보적인 장점을 보여줍니다. 전통적인 용매 기반 아크릴 가죽 코팅은 점차 수성 폴리우레탄 가죽 코팅으로 대체되고 있습니다. 내화학성과 저온 내성의 장점으로 인해 가죽 코팅 전문가의 많은 주목을 받고 있습니다. 또한, 이러한 유형의 소재는 플라스틱, 차량, 산업 및 부식 방지와 같은 관련 분야에서 매우 구체적인 적용 가치를 가지고 있으며 매우 광범위한 개발 공간을 가지고 있습니다.

수성 폴리우레탄 코팅의 성능은 여전히 일정한 한계가 있으며, 불충분한 내수성은 실제로 수성 폴리우레탄 코팅의 적용에 영향을 미치는 가장 중요한 요인 중 하나입니다. 또한 엔지니어링 건설 중 수성 폴리우레탄 코팅의 적용에는 특정 문제가 있습니다. 예를 들어, 2성분 수성 폴리우레탄 코팅의 경우 건설 원료에 첨가된 후 건조 속도가 비교적 느리고 유지하는 데 시간이 오래 걸립니다. 수성 폴리우레탄 코팅과 물의 반응 중에 생성된 이산화탄소 기포는 코팅 필름에 대량으로 남아 성능에 영향을 미칠 수 있습니다. 또한 높은 비용도 수성 폴리우레탄 코팅의 산업적 적용에 영향을 미치는 주요 요인 중 하나가 되었습니다. 더 중요한 것은 수성 폴리우레탄 코팅에서 첨가된 대량의 수성 코팅은 엔지니어링 건설의 철 기질에 영향을 미쳐 플래시 부식 문제를 일으키고 표면 코팅의 습윤성과 외관 성능에 영향을 미칠 수 있다는 것입니다. 상기 문제점을 감안하여, 수성 폴리우레탄 도료의 추가 개발을 촉진하기 위해, 복합 개질 수 분산성 폴리우레탄 도료를 향후 개발 방향 및 연구 초점으로 삼고, 실리콘 함유 폴리머 사슬 및 불소 함유 폴리머 사슬과 같은 특수 기능을 가진 일부 분자 구조를 폴리우레탄 사슬에 도입하여 도막의 종합 성능을 개선하고 고온 저항성, 내수성 및 내후성에서 장점을 최대한 발휘하도록 해야 한다. 저 VOC 및 고성능 2성분 수성 폴리우레탄 도료도 연구 개발 초점으로 삼을 수 있으며, 폴리우레탄 도료의 비용을 절감하고 사용 효율을 개선할 수 있다.

(2) 개질 폴리우레탄 코팅

비교적 단일한 폴리우레탄 코팅의 경우, 외관, 광택, 내수성 및 경도는 여전히 산업 생산 및 적용 과정에서 어느 정도 한계가 있습니다. 따라서 개질된 폴리우레탄 코팅을 개발하여 성능 수준을 개선할 수 있습니다. 현재 기술 수준에서는 폴리우레탄 재료에 적용할 수 있는 두 가지 유형의 개질 방법이 있습니다. 첫 번째는 화학적 방법으로 개입하여 폴리우레탄 코팅이 두 가지 이상의 특성을 가질 수 있도록 하는 것입니다. 두 번째는 물리적 방법으로 개입하여 보완적인 특성을 가진 두 가지 이상의 수지 재료를 혼합하여 폴리우레탄 코팅이 다양한 특성을 가질 수 있도록 하는 것입니다. 이 중 실리콘 재료의 경우 이 재료는 비부식성, 무독성, 난연성, 오존 내성, 내후성 및 전기 절연성과 같은 일련의 특성과 장점을 가지고 있으며 폴리우레탄 코팅의 개질 및 가공에 매우 좋은 적용 가치를 가지고 있습니다. Bayer는 폴리우레탄 분말 코팅의 기초 연구 및 개발을 주도하고 폐쇄형 이소시아네이트 가교 시스템을 성공적으로 개발했습니다. 일반적으로 사용되는 것은 카프로락탐 차단 IPDI 경화 시스템이며, 경화 온도는 170℃ 이상입니다. 이 고온 경화는 코팅 필름의 높은 평탄화에 도움이 되며 휘발성 부산물이 없는 품종입니다. 이전 보고서에서도 실리콘 소재를 폴리우레탄 코팅과 결합하고 적절한 개질 및 가공 방법을 적용하려는 시도가 폴리우레탄 소재의 성능 결함을 크게 극복할 수 있으며, 이는 폴리우레탄 소재의 응용 분야를 확장하는 데 큰 가치가 있다고 지적했습니다. 동시에 폴리실록산의 화학 구조는 비교적 특수하여 뛰어난 안정성, 생체 적합성, 전기 절연성 및 고온 및 저온 저항성을 보여줍니다. 1940년대부터 산업 생산 관행에 널리 사용되었습니다. 개질 폴리우레탄 소재의 연구개발 과정에서 폴리실록산을 소프트 세그먼트로 사용하여 폴리실록산-폴리우레탄 블록 공중합체를 합성하여 폴리우레탄과 폴리실록산의 장점을 강조하고 개질 폴리우레탄 코팅의 표면 풍부화, 유전 특성 및 생체 적합성 측면에서 뛰어난 장점을 강조할 수 있습니다. 매우 큰 응용 공간과 개발 잠재력을 가지고 있습니다.

(3) 친환경 폴리우레탄 코팅제

환경 보호 요구 사항과 전체 코팅 산업의 지속 가능한 개발 요구 사항의 영향을 받아, 업계의 관련 인력은 광경화 폴리우레탄 코팅, 고고형분 함량 저점도 폴리우레탄 재료, 분말 폴리우레탄 재료와 같이 환경적 이점이 있는 폴리우레탄 코팅 제품을 적극적으로 탐색하고 개발해야 합니다. 분말 형태로 제공되는 폴리우레탄 코팅은 물리적, 기계적 특성과 내화학성이 우수할 수 있으며 외관도 좋습니다. 수성 폴리우레탄 분산 수지 재료는 다른 구조를 가진 폴리머 재료에 비해 많은 장점이 있으며 환경 보호 요구 사항에 부합합니다. 이들은 물에 분산될 수 있고, 유리 이소시아네이트가 없으며, 무독성이며, 기질에 대한 접착력이 좋습니다. 수성 2성분 폴리우레탄 코팅은 -OH기를 함유한 수성 폴리올과 -NCO기를 함유한 저점도 폴리이소시아네이트 경화제로 구성됩니다. 코팅 필름 성능은 주로 하이드록실 수지의 구성과 구조에 의해 결정됩니다.

1성분 수성 폴리우레탄 코팅은 수성 폴리우레탄 수지를 기본 재료로 사용하고 물을 분산 매체로 사용하는 코팅 유형입니다. 가교로 개질된 수성 폴리우레탄 코팅은 저장 안정성, 필름 기계적 특성, 내수성, 내용매성 및 노화 방지성이 우수하며 기존 용제 기반 폴리우레탄 코팅의 성능과 유사합니다. 이는 환경 친화적인 폴리우레탄 코팅의 가장 중요한 개발 방향 중 하나로 간주되어야 합니다. 미래 개발 추세의 관점에서 볼 때 폴리우레탄 분체 코팅은 전체 코팅 분야에서 가장 주류를 이루는 개발 방향 중 하나가 되었으며 다양한 유형의 분체 코팅 및 폴리우레탄 코팅에서의 비중이 지속적으로 증가하고 있습니다. 예를 들어 자동차 코팅 가공 시장에서 폴리우레탄 분체 코팅은 코팅 제품 개발 과정에서 가장 좋은 선택이자 개발 방향이어야 합니다. 동시에 기술 혁신과 연구 개발을 통해 저온 환경에 대한 적응성이 우수하고 휘발성 부산물이 없는 차세대 폴리우레탄 분체 코팅이 개발되었습니다. 이 새로운 유형의 분말 코팅은 2성분 용매 기반 폴리우레탄 코팅과 성능이 유사하며, 신세대 자동차 생산 라인의 코팅 제조 및 가공에 적용할 수 있습니다. 코팅의 성능을 보장하는 동시에, 우수한 환경적 이점을 반영하며, 매우 상당한 종합적 이점이 있습니다.

폴리 우레탄 접착제

폴리우레탄 접착제의 합성은 이소시아네이트의 독특한 화학적 특성에 기초합니다. 이소시아네이트는 분자 내에 이소시아네이트기(-NCO)를 포함하는 화합물입니다. 이 기는 겹치는 이중 결합을 갖는 고도로 불포화 결합 구조를 가지고 있으며 활성 수소를 포함하는 다양한 화합물과 반응할 수 있습니다. 폴리우레탄 접착제 분야에서는 두 개 이상의 -NCO 특성기를 포함하는 이소시아네이트가 주로 사용됩니다. 폴리우레탄 접착제는 제품이 빛에 노출되면 노랗게 변하는지 여부에 따라 일반용 이소시아네이트 폴리우레탄 접착제와 황변 방지 이소시아네이트 폴리우레탄 접착제로 나뉩니다.

일반 PU 접착제

보편적 이소시아네이트, 즉 방향족 이소시아네이트는 폴리우레탄 산업에서 가장 널리 사용되는 이소시아네이트입니다. 구조에서 벤젠 고리에 연결된 메틸렌 그룹은 쉽게 산화되어 퀴논 유형 발색단을 형성하여 재료가 노랗게 변합니다. 일반적인 보편적 이소시아네이트에는 TDI, MDI 및 폴리메틸 폴리페닐렌 이소시아네이트(PAPI)가 있습니다. TDI는 실온에서 액체이며 사용하기 쉽습니다. 폴리우레탄 산업에서 사용되는 가장 오래된 이소시아네이트입니다.

황변 방지 PU 접착제

범용 이소시아네이트에 의해 발생하는 폴리우레탄 소재의 황변 현상을 개선하기 위해 관련 첨가제를 사용하는 것 외에도 벤젠 고리 공액 퀴논 구조 발색단의 생성을 피해야 합니다. 이를 위해 연구자들은 자일렌 디이소시아네이트(XDI), 헥사메틸렌 디이소시아네이트(HDI), 이소포론 이소시아네이트(IPDI) 등과 같은 많은 황변 방지 이소시아네이트를 개발했습니다.

폴리우레탄 접착제 개질

폴리우레탄 접착제는 우수한 특성을 가지고 있지만, 빛, 열, 산소, 물과 같은 외부 환경의 영향을 받기 쉽고, 이로 인해 사용 가치가 감소합니다. 사회의 발전에 따라 폴리우레탄 접착제의 단일 성능으로는 더 이상 적용 요구 사항을 충족할 수 없습니다. 폴리우레탄 접착제의 개질에 대한 연구가 화제가 되었으며, 그 중 물리적 개질과 화학적 개질이 주요 개질 방법입니다.

(1) 물리적 변형

물리적 변형은 폴리우레탄 접착제를 제조하는 동안 특정 조건 하에서 일부 필러와 첨가제를 도핑하여 폴리우레탄 접착제의 성능을 개선하는 방법입니다. 석영 분말은 폴리우레탄 접착제 시스템과의 호환성이 좋으며 폴리우레탄 접착제 제품의 인장 강도, 파단 신율 및 인열 강도를 개선하는 데 상당한 효과가 있습니다. 나노 질화붕소(BN)는 폴리올에 초음파로 분산된 다음 MDI와 반응하여 식품 포장용 폴리우레탄 접착제 필름을 제조합니다. 나노 BN이 없는 접착제와 비교했을 때 필름의 수증기 투과성은 50% 감소하고, 접합 강도는 37% 증가했으며, 박리 강도는 7.14% 증가했습니다. SiO2 나노섬유를 폴리우레탄 매트릭스에 첨가했을 때, SiO2 나노섬유 표면의 하이드록실기가 폴리우레탄과 긴밀한 가교 구조를 형성하여 접착제의 접착력, 필름의 경도, 인장강도가 향상되고, 콜로이드의 점도도 증가하는 것으로 나타났다.

(2) 화학적 변형

화학적 변형은 분자 사슬의 원자 또는 원자 그룹의 유형과 폴리머 화학 반응을 통해 결합 모드를 변경하는 변형 방법입니다. 블록 및 그래프팅은 폴리우레탄 접착제에 일반적으로 사용되는 몇 가지 화학적 변형 방법입니다. 그 중 고성능 에폭시 수지 변형 폴리우레탄 접착제, 아크릴레이트 변형 폴리우레탄 접착제 및 실리콘 수지 변형 폴리우레탄 접착제는 업계에서 경쟁 개발의 대상입니다. 에폭시 수지는 접착력, 내식성 및 고강도와 같은 많은 장점이 있지만 인성이 좋지 않습니다. 폴리우레탄 시스템에 에폭시 그룹을 도입하면 성능이 더 나은 제품을 생산할 수 있습니다. 실란 변형 폴리우레탄 접착제는 유연성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 경화 중에 쉽게 물집이 생기고 매끄러운 기질에 대한 접착력이 좋지 않은 것과 같은 기존 폴리우레탄 접착제의 단점을 피할 수 있습니다.

제품 적용분야

가구 산업

가구 산업에서 모조 목재 재료는 폴리우레탄 경질 폼의 주요 응용 분야 중 하나입니다. 모조 목재 재료는 가볍고 밀도와 강도가 목재와 비슷합니다. 이 재료를 사용하여 가구를 만들면 성형 후 균열을 방지할 뿐만 아니라 생산 및 제조 비용도 절감됩니다. 대중의 환경 보호에 대한 인식이 계속 높아짐에 따라 모조 목재 재료는 가구 산업에서 점점 더 많이 사용되어 가구에서 천연 목재의 위치를 대체할 것입니다.

건축 산업

폴리우레탄 경질 폼은 건축 단열재에 선호되는 재료입니다. 구조가 간단하고 제품 수명이 길며 시공 효율성이 높고 내화성이 높으며 전체 비용이 낮습니다. 중국의 에너지 절약 및 환경 보호 정책이 계속 시행됨에 따라 건설 산업은 "13차 XNUMX개년 계획" 기간 동안 더 엄격한 테스트에 직면하게 될 것이며 폴리우레탄 경질 폼은 건축 단열 분야에서 널리 사용될 것입니다. 또한 폴리우레탄은 건물 지붕, 외벽, 천장, 지하실, 주방 및 욕실, 도로 및 교량 등의 방수 코팅으로 널리 사용됩니다. 중국의 철도 교통 및 고속철도 산업이 지속적으로 발전함에 따라 폴리우레탄 방수 코팅도 철도 건설 분야에서 널리 사용될 것이며 여전히 개발 여지가 많습니다.

제화 및 가죽 산업

중국은 세계 최대의 신발 제품 수출국이자 생산 기지로, 신발 생산은 세계 총량의 60%를 차지합니다. 폴리우레탄(PU) 소재는 폴리우레탄의 한 종류입니다. 또한 슬러리는 주로 인조 가죽, 합성 가죽 및 기타 관련 제품을 제조하는 데 사용됩니다. 중국의 산업 생산 기술이 지속적으로 향상됨에 따라 폴리우레탄 슬러리의 제조 비용은 계속 감소할 것이며, 그 개발 잠재력은 의심할 여지가 없습니다.

운송 산업

폴리우레탄은 운송 산업에도 존재합니다. 주로 연질, 경질 및 반경질 폼 플라스틱과 폴리우레탄 엘라스토머, 폴리우레탄 접착제, 폴리우레탄 실란트 및 폴리우레탄 코팅을 포함합니다. 완성차에 필요한 폴리우레탄의 총량은 약 30kg입니다. 자동차에 사용되는 고품질 폴리우레탄 제품의 양은 자동차 등급을 측정하는 요소 중 하나이기도 합니다. 중국은 자동차 생산 규모와 자동차 보유량 측면에서 세계 400,000위를 차지한 주요 자동차 국가입니다. 관련 통계에 따르면 중국은 매년 자동차 산업에서 약 XNUMX만 톤의 폴리우레탄을 소비합니다. 신에너지 자동차 모델의 지속적인 도입으로 자동차 산업에서 폴리우레탄 소비는 더 넓은 성장 여지를 갖게 될 것입니다.

자동차 산업 외에도 중국의 콜드체인 운송 산업은 폴리우레탄 개발의 또 다른 영역입니다. 중국인의 생활 수준이 지속적으로 향상됨에 따라 점점 더 많은 사람들이 전국에서 꽃과 수산물에 대한 수요가 급격히 증가하여 중국의 콜드체인 운송 산업의 발전을 주도했습니다. 콜드체인 운송 산업의 운송 차량은 일반적으로 폴리우레탄 경질 폼 샌드위치 패널을 단열재로 사용합니다. 동시에 냉장 창고 건설 중에도 대량의 폴리우레탄 단열재가 필요하며 이는 중국 폴리우레탄 산업의 주요 이점이기도 합니다.

가전산업

냉장고와 냉동고는 주로 가전제품의 단열재로 폴리우레탄 경질폼을 사용합니다. 동일한 부피 조건에서 이 소재는 냉장고와 냉동고의 내부 부피를 효과적으로 늘리고 외부 쉘 재료의 총량을 줄일 수 있습니다. 생산 비용을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 냉장고의 무게를 줄이고 단열 성능을 향상시킬 수도 있습니다. 중국에서 표준 부피 냉장고를 제조하는 데 필요한 폴리우레탄 경질폼의 무게는 약 6-8kg인 반면 냉동고는 약 11kg의 경질폼이 필요합니다. 거품 플라스틱. 중국은 주요 냉장고 제조국이며 점차 세계의 통합 냉장고 연구개발, 생산 및 운송 기지가 되었습니다. 중국 냉장고 제조 산업에서 사용되는 폴리우레탄 경질 폼의 총량은 연간 약 800,000만 톤입니다. 중국의 가전제품에 대한 "에너지 절약 및 배출 감소" 정책이 지속적으로 시행됨에 따라 냉장고에 사용되는 폴리우레탄 총량은 감소 추세를 보일 것이며 다양한 제조 회사는 "녹색 및 환경 친화적" 개발 경로로 이동할 것입니다.

또한 태양열 온수기의 단열재도 폴리우레탄 경질 폼입니다. 중국의 태양열 산업은 신흥 산업입니다. 에너지 구조의 지속적인 최적화로 태양열 산업은 더욱 발전하고 폴리우레탄 산업 제품도 더욱 인기를 끌 것입니다.

스포츠 산업

폴리우레탄 포장재는 스포츠 경기장과 공공 스포츠 경기장의 플라스틱 트랙, 실내 농구장, 배구장 건설에 널리 사용됩니다. 지난 몇 년 동안 "독성 트랙" 사건이 계속 발효되어 전체 산업이 저급하고 치열한 경쟁 상태에 빠졌으며 많은 무면허 중소기업이 막대한 이익을 추구하고 있었습니다. 중국 폴리우레탄 산업 제품의 품질이 지속적으로 향상됨에 따라 폴리우레탄 포장재의 품질이 크게 향상되었으며 회사는 끊임없이 환경 친화적인 포장 제품으로 이동하고 있습니다.

기타

폴리우레탄은 또한 깨지기 쉬운 물품을 포장하는 데 사용될 수 있으며, 특히 일부 정밀 기기, 수공예품, 깨지기 쉬운 물품 등의 운송 포장에 사용될 수 있습니다. 이러한 제품은 항공, 항공우주, 자동차 제조, 액화 천연 가스 운송 차량(선박) 제조 등의 분야에서도 사용될 수 있습니다.

안전을 생각하는 기능

건강 위험 데이터

급성 독성 데이터:

(1) 시험유형 : TCLo – 최저공개독성농도

노출 경로: 흡입

관찰된 종: 인간

복용량/기간: 12 mg/m^3/11W-C

독성 효과: 감각 기관 및 특수 감각(눈) - 시야 변화

(2) 시험 유형: TDLo – 가장 낮은 공개 독성 용량

노출 경로: 기관

관찰된 종: 설치류 - 쥐

복용량/기간: 225mg/kg

독성 효과: 종양원성 – RTECS 기준에 따른 모호한 종양원성 폐, 흉부 또는 호흡기 – 폐기종 폐, 흉부 또는 호흡기 – 섬유증(간질)

(3) 시험 유형: TDLo – 가장 낮은 공개 독성 용량

노출 경로: 이식

관찰된 종: 설치류 - 쥐

복용량/기간: 293mg/kg

독성 효과: 종양원성 – RTECS 기준에 따른 모호한 종양원성 간 – 종양 혈액학 – 호지킨병을 포함한 림프종

(4) 시험유형 : TD – 독성용량(최저용량 제외)

노출 경로: 이식

관찰된 종: 설치류 - 쥐

복용량/기간: 10g/kg

독성 효과: 종양원성 – RTECS 기준에 따른 모호한 종양원성 과민증을 포함한 면역학 – 세포 면역 반응 증가.

인간 위험에 대한 일반적인 설명

1. 호흡기 자극: 폴리우레탄 생산 및 가공 과정에서 이소시아네이트와 같은 일부 독성 물질이 생성될 수 있습니다. 사람들이 이러한 독성 물질을 흡입하면 호흡기를 자극하여 기침, 천명, 천식과 같은 증상을 유발합니다. 심한 경우 호흡곤란이나 심지어 질식까지 일으킬 수 있습니다.

2. 피부 접촉 알레르기: 폴리우레탄과 직접 접촉하면 피부 접촉 알레르기가 발생할 수 있습니다. 이 알레르기 반응은 피부 발적, 가려움증, 발진 및 기타 증상으로 나타납니다. 제때 치료하지 않으면 이러한 증상이 피부염이나 습진으로 더 발전할 수 있습니다. 따라서 폴리우레탄 제품과 접촉할 때는 장갑 및 기타 보호 장비를 착용하여 피부와의 직접 접촉을 피하는 것이 좋습니다.

3. 만성 독성 효과: 폴리우레탄이 포함된 환경에 장기간 노출되면 인체에 만성 독성 효과가 나타날 수 있습니다. 예를 들어, 이러한 장기간 노출은 신경계 손상, 간 손상 등을 일으킬 수 있으므로 신체 건강에 잠재적인 위협이 될 수 있습니다.

폴리우레탄 및 관련 화학 물질과의 접촉을 줄이기 위해, 특히 생산 및 가공 환경에서는 마스크와 장갑을 착용하는 등 개인 안전을 보장하기 위한 필요한 보호 조치를 취해야 합니다. 불편함이 발생하면 적시에 의료 지원을 받으십시오.