孙江飞
（昆明船舶设备研究试验中心，云南昆明，650051）
摘要：一直以来，浇注型聚氨酯弹性体是向模腔中浇注液体反应混合物生产制品的化学体系。本文以电缆对接硫化为例，简述了浇注型聚氨酯硫化工艺流程，并从应用领域等方面对浇注型聚氮酯弹性体近年来的一些研究及其发展方向进行了介绍。
关键词：聚氨酯弹性体；浇注型；预聚物法
0 前言
浇注型聚氨酯弹性体（CPU），因其优异的机械物性、良好的适用性、经济性以及对环境的适应性而得到了广泛的应用。浇注型聚氨酯弹性体加工成型前为载性液体，故有“液体橡胶”之称，它可以用一步法或两步法合成。其制品成型既可加压硫化，又可常压硫化；既可热硫化，又可室温固化；既可手工浇注，又可用浇注机连续浇注成型。所以，浇注成型工艺为大型弹性体制品的生产提供了诸多方便[1]。
1 聚氨酯浇注工艺流程简述
以电缆对接硫化为例，简述聚氨酯硫化浇注工艺流程：
a)模具准备，将钢模采用180#汽油清洁干净并喷脱模剂（喷涂过聚四氟涂层的模具不用再喷脱模剂）；
b)电缆连接，将2根电缆的端头拨开一定的长度，把两端电缆凯夫拉打结并修整，并将两端电缆芯线对应焊接，焊接部位采用热缩管绝缘；
c)电缆准备，采用砂纸打磨需要硫化的电缆部位，部分无需打磨的电缆部位采用3M胶带包裹保护起来，而后采用180#汽油或者四氯化碳溶液擦拭电缆2遍以上，清除电缆表面的污物，待电缆干燥后将电缆硫化部位一次性装入模具，避免电缆打磨部位粘到脱模剂，将装配好的模具放入恒温箱加热到模具表面约80℃左右；
d)预聚体准备，用电子秤称量适量的预聚体并装入三口瓶中，并将三口瓶放入恒温箱加热至70℃左右待用；
e)预聚体准备，将装有恒温的预聚体的三口瓶取出，并用搅拌器卡爪固定，调节三口瓶夹持高度，安装好搅拌轴，温度计及抽真空设备，开启三口瓶下端的加热器，同时启动搅拌器和抽真空设备，真空表达到﹣0.08MPa，预聚体温度控制在80～85℃。
f)固化剂准备，采用电子秤称量一定重量的固化剂（预聚体重量的10％），加热到液态，温度一般为120～135℃之间；
g)搅拌，将液态的固化剂与抽真空后的预聚体混合搅拌，边搅拌边抽真空2-3分钟后（真空表保持﹣0.08MPa），搅拌时间为2～3min。
h)浇注，将搅拌好的硫化料沿着模具进胶口匀速注入，待硫化胶从排气口溢出时结束浇注，注意搅拌好的硫化料要在十分钟内完成浇注。
i)将模具放入恒温箱保温8～16个小时，温度保持温度80℃。
j)硫化完成后，硫化表面光滑，无气泡，用邵氏硬度计测量邵氏硬度在83左右为合格。
不同的应用，取决于所用原材料及其配比和加工工艺。因此，接到一个产品，首先要根据性能要求主要是使用环境（是否要求耐水、耐油、耐热、耐低温及耐霉菌等），动态性能（如耐磨、弹性、阻尼性、内生热等）和最低使用寿命等选择合适的聚氨酯原材料。再根据产品的硬度选定合适的配比和成型方法。但能否制得理想的产品，还取决于后续的操作工艺，如预聚体的合成温度、预聚体与扩链剂的混合温度、凝胶时间、模压时间及后硫化等。通常由于酯基的极性比醚基大，因此它形成氢键的能力和分子间的作用力较醚基强，其机械强度和耐油性较聚醚型的更佳。此外酯基比醚基难氧化，所以耐热性较好，醚基因其自由旋转不受限制，因此其柔顺性和低温性能较聚醋型好，其耐水性也比聚酯型的好得多[2]。
2 存在的问题及其解决措施
2.1预聚物合成
聚醋（或聚醚）脱水是非常关键的一步。脱水不好则由于水与TDI反应生成脉而消耗更多的TDI，使得预聚物NCO基含量偏低，预聚体粘度大，不易脱泡，流动性差，凝胶时间短，最终导致制品性能下降且预聚体贮存稳定性差。因此，在脱水过程中，温度、时间和真空度一是要严格控制。脱水后水含量应低于0.05%。预聚体的合成温度也应严格控制。首先要保证初始阶段低温（50—70℃）反应时间在30-60min，然后加热升温要慢，不能超过90℃，这样可使对位上的NCO基反应而保留邻位上的NCO基团。否则，邻对位上NCO基团活性差异缩小，会导致部分交联而形成脉基甲酸酯，使得NCO基含量低于设计值。并导致最终制品机械性能下降
2.2模具的预处理
模具处理的好坏，直接影响制品的外观质量。一般模型模具因需承受一定的压力而使用钢制模具，且模具的型腔应有较高的光洁度。使用频率较高的模具必须经表面处理，以提高表面硬度和光洁度。模具在储存过程中如存放不当，会有不同程度的锈迹。所以，模具在使用前，一定要用细砂纸打磨、除锈、研磨，预热后擦涂脱模剂。模具用完后，应将其清理干净，并涂刷防锈油、防锈膜，放在通风干燥的地方妥善保存。
2.3 预聚体和扩链剂的混合
预聚体和扩链剂的温度应严格控制。对于不同的预聚体，不同的制品，其混合温度不同，混合温度过高，则导致成胶太快，来不及操作，混合温度过低，则凝胶时间过长，使生产效率降低，同时由于温度低，物料粘度大而造成混合和脱泡困难，且MOCA有可能析出，不易混合均匀，浇注时流动性差而造成制品缺陷。因此，预聚体与扩链剂的混合温度应根据具体情况而定。如制品大而厚且形状复杂，则预聚体的温度可适当降低（如70-75℃）以延长浇注和凝胶时间；如制品小而薄则可适当提高混合温度（如80-85℃）以改善流动性，缩短成型周期，提高劳动生产率。
2.4 制品的硫化
制品的硫化条件包括硫化温度、成型压力和硫化时间。制品的硫化过程可分为成型硫化、后硫化和后熟化3个阶段。成型硫化也叫模型硫化，是制品脱模前在模具中硫化的过程。一般将模具放入恒温箱保温8～16个小时，温度保持温度80℃为宜。
3 CPUR的应用
3.1基于其特殊耐磨耗性和优良机械强度的应用
CPUR在耐磨耗性和优良机械强度方面的应用主要是用作实心轮胎、传动带等。一般聚氨酯实心轮胎的使用寿命要比普通橡胶轮胎高2-5倍。以邵A硬度为85-40度的CPUR制成的实心轮胎，具有耐磨性能好、耐油性能优良、承载能力高、使用寿命长等优点。针对FUR摩擦系数大、耐磨、耐油性能好的特点，结合离心浇注技术，在胶带领域开发了很多新产品，研制了轻、薄、大、小等异形结构特殊胶带，大致有：同步齿形带、高速传动带、650大角度三角带、多楔带、联组带、内外齿形高功率传动三角带，击打式增强皮带、对传动领域的变革起到了积极作用。由于FUR具有优良的耐磨耗性能及其准确的尺寸精度、已广泛应用于彩色照片扩印机导轮、点钞机导轮、自动扶梯导轮、早冰轮等方面，而且用量越来越大[3]。
3.3基于其耐油方面的应用
利用PUR耐油性好的特点可制作高压耐油密封件：如O型密封圈、皮碗、多种异型油封等，通过卧式离心浇注可制成高压油囊、管状油囊等特殊制品。
3.3缓冲性能方面的应用
FUR具有高硬度和高弹性两重特点，缓冲性能良好，可用作金属板材，压力加工的万能印模材料以及金属制品冲裁的缓冲制品等。
3.4其它性能方面的应用
利用其良好的电绝缘性能制作电器元件的嵌埋等。
4 结语
随着聚氨酯工业水平的不断提高，聚氨酯应用会越成熟，新技术、新产品、新工艺会不断涌现。今后我们应在提高性能、降低能耗、减少污染等方面加大科研力度，开发新的应用领域。
参考文献
[1]蔡玉海，李萍，石磊.纳米聚氨酯弹性体研究进展[J].工程塑料应用，2012，40（10）：91-95.
[2]王云云，杨建军，张建安，等.无溶剂聚氨酯弹性体的制备及其应用[J].涂料技术与文摘，2013，34（5）：3-6.
[3]江镇海.聚氨酯弹性体在新兴产业中的应用与发展[J].橡胶参考资料，2013（3）：4-6.