聚氨酯彈性體的案例
講解（聚氨酯樹脂）如何改變身邊的點點滴滴
任何高分子材料的性能均由其結構決定,聚氨酯樹脂結構包含化學結構和聚集結構兩方面。化學結構即分子鏈結構,是合成之初配方設計中需要著重考慮的因素;聚集結構是指大分子鏈段的堆積狀態,受分子鏈結構、合成工藝、使用條件等的影響。研究結構因素對性能的影響也就找到了提高水性聚氨酯性能的途徑。具體有以下幾方面的影響： 一、軟段對性能的影響 聚氨酯彈性體的軟鏈段主要影響材料的彈性,并對其低溫性能和拉伸性能有顯著的貢獻。一般情況下聚酯型聚氨酯彈性體比聚醚型聚氨酯彈性體具有更好的物理機械性能,而聚醚型聚氨酯具有更好的耐水解性和低溫柔順性能。聚醚軟段具有較低的玻璃化轉變溫度,因而低溫使用范圍更廣。而聚醚或聚酯軟鏈段的規整度都能提高其結晶度,因而可改善材料的抗撕裂性能和抗拉強度,同時也能增加聚合物的滯后特性。 二、硬段對性能的影響 硬段結構基本上是低分子量的聚氨酯基團或聚脲基團,這些基團的性質在很大程度上決定了彈性體的主鏈間相互作用以及由微相分離和氫鍵作用帶來的物理交聯結構。 異氰酸酯原料的結構對聚氨酯彈性體的性能起著關鍵作用,主要是它們龐大的體積可以引起較大的鏈間位阻,使材料具有較高的撕裂強度和模量。 三、交聯的影響 聚氨酯彈性體基本上屬于具有線性分子特征的熱塑性樹脂,但也可由多官能度擴鏈劑或脲基等方式引入一定程度的交聯。適當交聯可以改善材料的物理機械性能,提高聚氨酯的耐水性和耐候性。但也有研究表明,高交聯度導致處于橡膠態的聚氨酯彈性體模量下降,原因是硬鏈段微區里的交聯會阻礙鏈段的最佳堆砌和降低玻璃態或次晶微區的含量。 四、微相分離結構的影響 聚氨酯的特殊性能來源于其明顯的微相分離結構,不同大分子鏈的硬段聚集成晶區,起到了物理交聯的作用,提高了體系的強韌性、耐溫性和耐磨性能。硬段微區與軟段基質存在氫鍵等形式的結合,因此起到活性填料的作用,是材料強韌化的根源。
展開 ：無色透明、超強韌、可回復、可修復聚氨酯-脲彈性體材料
熱塑性聚氨酯或聚脲彈性體材料因其優異、可調的機械性能和可回收性廣泛應用于國民經濟各個領域。但是，在復雜的服役環境中，傳統的聚氨酯或聚脲彈性體材料容易受到機械損傷，如果沒有得到及時補救，其性能會迅速退化。賦予聚氨酯或聚脲彈性體材料本征自修復功能可以延長其服役壽命、減少維護成本，符合可持續發展理念。合理調控聚氨酯或聚脲彈性體材料的微相分離結構是賦予其本征自修復功能的有效策略。但是機械性能與修復效率之間的固有矛盾一直制約著可修復聚氨酯或聚脲彈性體的工業應用。目前開發的室溫自修復聚氨酯或聚脲彈性體材料機械強度和韌性較差、抗蠕變性能差、多數無法在高溫下保持彈性體特征。基于上述問題，開發具有優異機械強度和韌性、在相對高溫或潮濕的環境中保持彈性體特性、以及可修復的聚氨酯或聚脲彈性體材料，來滿足航空航天和國防工業對高性能彈性體的迫切需求，是一項極具挑戰但意義非凡的工作。
圖1. PPGTD0.4-IPDA1.0-IPDI0.6與PPGTD-IPDA硬相堆積結構示意圖。PPGTD0.4-IPDA1.0-IPDI0.6材料透光度、機械強度、回復性、韌性和可修復性能展示。PPGTD0.4-IPDA1.0-IPDI0.6微相分離結構證明。IPDI改性硬相同時提升材料的楊氏模量、斷裂強度、韌性和斷裂能。
近日，南京理工大學化學與化工學院傅佳駿教授課題組提出了一種全新的動態硬相強化策略，其核心是在保持硬相動態性和響應性的同時，在分子層面上對硬相進行強化。
展開 東華大學游正偉教授團隊AFM：實現熱固性彈性體室溫下可控溶解回收
據此，東華大學游正偉教授團隊設計開發了首個室溫下可控溶解回收的熱固性彈性體，并展示了其在可回收柔性電子器件領域的應用。
作者通過對彈性體基底材料的分子結構進行設計，調控DA交聯單元的可逆反應速率，制備了一種適用于柔性電子器件的新型熱固性聚氨酯彈性體（FPU），實現了熱固性材料在室溫下的可控溶解回收。該彈性體采用2,5-呋喃二甲醇和雙馬來酰亞胺反應得到的DA加成結構作為交聯單元。該單元是一種解離交換型的動態共價結構，具有快速解離和緩慢結合的可逆反應特征。FPU在逆DA反應溫度（TrDA）以下工作時可以保持交聯狀態，保證材料的穩定性和耐用性。在TrDA加熱幾分鐘后FPU可以轉變為低交聯狀態，并可以在室溫下維持該狀態數小時，為材料的室溫溶解回收提供了時間窗口。
圖1. 動態雜化交聯彈性體FPU的設計
由氫鍵、二硫鍵和DA加成單元組成的雜化交聯網絡，賦予了彈性體材料優良的拉伸性、室溫自愈合、仿生力學和易加工性等適用于柔性電子器件的綜合性能。室溫下自愈合6小時，FPU可以恢復50%以上的拉伸斷裂強度，60℃下自愈合6小時則能恢復80%以上的拉伸斷裂強度。并且FPU表現出了良好的彈性和韌性，能夠耐受多次大程度拉伸變形。在100％的循環拉伸實驗中，材料放置5分鐘就能恢復其初始拉伸力學狀態。
圖2. FPU的自愈合性、力學性能和加工回收性
視頻1 3D打印FPU
在正常使用條件下，FPU是具有穩定共價交聯網絡的熱固性材料，在室溫下浸泡在氯仿中僅發生輕微溶脹現象。
展開 TPU與PU的區別到底在哪里？
TPU（聚氨酯彈性體）
TPU（熱塑性聚氨酯彈性體）是新興的塑料品種，由于TPU具有良好的加工性、耐候性、環保性，被廣泛應用于鞋材、管材、薄膜、滾輪、電纜電線等相關行業。
聚氨酯熱塑性彈性體又稱熱塑性聚氨酯橡膠，簡稱TPU，是一種(AB)n型嵌段線性聚合物，A為高分子量(1000-6000)的聚酯或聚醚，B為含2-12直鏈碳原子的二醇，AB鏈段間化學結構是用二異氰酸酯，通常是MDI連接。
熱塑性聚氨酯橡膠靠分子間氫鍵交聯或大分子鏈間輕度交聯，隨著溫度的升高或降低，這兩種交聯結構具有可逆性。在熔融狀態或溶液狀態分子間力減弱，而冷卻或溶劑揮發之后又有強的分子間力連接在一起，恢復原有固體的性能。
聚氨酯熱塑性彈性體有聚酯型和聚醚型兩類，白色無規則球狀或柱狀顆粒，相對密度1.10-1.25，聚醚型相對密度比聚酯型小。聚醚型玻璃化溫度為100.6-106.1℃，聚酯型玻璃化溫度108.9-122.8℃。聚醚型和聚酯型的脆性溫度低于-62℃，硬醚型耐低溫性憂于聚酯型。
聚氨酯熱塑性彈性體突出的特點是耐磨性優異、耐臭氧性極好、硬度大、強度高、彈性好、耐低溫，有良好的耐油、耐化學藥品和耐環境性能，在潮濕環境中聚醚型酯水解穩定性遠超過聚酯型。
聚氨酯熱塑性彈性體無毒、無味，可溶于甲乙配、環己酮、四氫呋喃、二氧六環、二甲基甲酰胺等溶劑，也能溶于甲苯、醋酸乙酯、丁酮、丙酮以適當比例組成的混合溶劑中，呈現無色透明狀態，有較好的貯存穩定性。
展開 
常用的熱塑性彈性體介紹
聚酯熱彈性體注塑時，熱穩定性好，并有較低的熔融黏度，成型的溫度范圍也寬。
④熱塑性聚氨酯熱彈性體（TPU） 熱彈性聚氨酯是固體聚氨酯彈性體的分支，是由于二異氰酸酯和帶有端羥基的聚醚或聚酯多元醇以及低分子量二元醇長鏈劑相互反應制成的產品。硬度受鏈段（二元醇）和軟鏈段（多元醇）比例的控制；用控制二異氰酸酯對羥基（二元醇或多元醇）的比例來控制交聯度。熱塑性聚氨酯注塑采用較高的溫度，這時由于黏度小，對剪切速率的敏感也會下降。
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展開 深圳大學周學昌課題組JMCA：可回收、可焊接、抗疲勞液態金屬彈性體
近日，深圳大學周學昌課題組通過采用Diels–Alder(DA)動態共價鍵交聯的聚氨酯彈性體作為聚合物基底，以微納米液態金屬液滴作為功能性填料，制備了一種可回收的多功能柔性液態金屬彈性體復合材料（圖1）。
圖1. 液態金屬液滴聚氨酯彈性體復合材料的制備。
由于微納米液滴是分散在高分子材料中，液滴之間是不連通的，因此該復合材料起初是電絕緣性的。文章提出了通過“機械訓練”的方法，讓液滴間形成穩定的連接通道，使材料獲得導電性，從而實現了從絕緣體到導體的轉變。經過“機械訓練”后的導體可經受10000次的抗疲勞拉伸測試，且表現出優異的電學穩定性以及抗機械疲勞性。通過該方法還可以調控材料的區域導電能力，從而設計出出各項異性導電材料。此外，DA鍵的動態性質以及液態金屬液滴的光熱轉化效應賦予了該材料具有光致可焊性，可實現電路的重構與修復。同時，利用DA價鍵可逆轉化的特點，該復合材料可以完全溶解在高溫溶劑中，釋放出液態金屬微納米液滴。再通過離心等方式可以分離出液態金屬微納米液滴。最后利用液態金屬液滴表面張力的可調控特點，微納米尺度液滴匯聚成宏觀尺度的液滴，從而實現了從復合材料中回收了微納米液態金屬液滴。
該工作提出了一種制備可回收高性能的液態金屬彈性體納米復合材料的簡單策略。該策略在環境友好型柔性電子、可穿戴電子、各項異性導熱導電材料等領域具有應用前景。論文第一作者為深圳大學與韓山師范學院聯合培養博士后陳國康博士，通訊作者為深圳大學周學昌教授。該工作得到了國家自然科學基金、廣東省基礎和應用基礎研究基金和深圳市深港創新圈聯合研發項目的資助。
展開 多孔彈性體和高性能聚氨酯的制造商GRISWOLD被羅杰斯收購
Griswold是一家領先的定制設計多孔彈性體和高性能聚氨酯的制造商。Griswold的產品和解決方案應用于一般工業、電子、汽車和消費市場的各個領域。Griswold的工程定制的設計多孔彈性體擴大了羅杰斯公司彈性體材料解決方案部門的產品組合。同時，Griswold的高性能聚氨酯產品也增強了羅杰斯公司現有的提供彈性體材料解決方案能力。
羅杰斯總裁兼首席執行官，Bruce Hoechner表示：“Griswold與羅杰斯的彈性材料解決方案業務有很好的戰略契合度。此次收購表明，協同并購是我們戰略的核心要素。就像最近的DeWAL和Diversified Silicone Products收購案一樣，這次的收購也基于羅杰斯現有彈性體材料解決方案的高度工程化材料平臺，可為現有的彈性體材料解決方案組合增添新的產品和能力。Griswold現已納入羅杰斯公司的麾下，我們對此感到十分高興。目前，我們的重心已轉向在未來數月里對Griswold進行成功整合。”
該交易于2018年7月6日周五結束。交易條款沒有披露。羅杰斯預計，這筆交易將增加到2019年每股收益上。Griswold公司近12個月營收約為3000萬美元，羅杰斯計劃到2020年后，將Griswold的盈利能力提高到與當前彈性體材料解決方案部門產品線的水平。
環氧樹脂https://www.hongyantu.com/index.php?r=new%2Fview&id=2674
展開 羅杰斯宣布收購多孔彈性體和高性能聚氨酯的制造商GRISWOLD
Griswold是一家領先的定制設計多孔彈性體和高性能聚氨酯的制造商。Griswold的產品和解決方案應用于一般工業、電子、汽車和消費市場的各個領域。Griswold的工程定制的設計多孔彈性體擴大了羅杰斯公司彈性體材料解決方案部門的產品組合。同時，Griswold的高性能聚氨酯產品也增強了羅杰斯公司現有的提供彈性體材料解決方案能力。
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展開 朗盛：用于高性能車輪和膠輥的聚氨酯彈性體預聚物！
近年來，世界各地對用于輪面和滾軸的極限承載彈性體的需求正在不斷增長。例如，這些材料被用于叉車的車輪、高層建筑和工業電梯的導輥、農業機械和高性能過山車的滾軸。
材料供應商朗盛通過開發定制的熱固性彈性體預聚物和相關硬化劑來應對這一趨勢。此外，這家特種化學品公司還為客戶提供了廣泛的服務，以優化由這些材料制成的部件。例如，預聚物Adiprene PP1095H是為機械高應力、快速運轉的高性能車輪和滾軸而開發的。聚氨酯系統業務部門的應用開發經理Ian Laskowitz解釋說：“與這些應用的標準工業材料相比，該彈性體具有極高的動態性能，同時也具有極高的抗疲勞性。得益于專有的數學模型，我們還能夠根據客戶的設計規范，優化利用彈性體的材料優勢，并準確預測車輪胎面和滾軸的性能。”
幾乎沒有周期性變形的熱量積累
Adiprene PP1095H是一種以對苯二異氰酸酯（pPDI）封端的聚酯基預聚物。與硬化劑Vibracure A250一起，該材料可生產出硬度為95 Shore A的彈性體。這種彈性體在較寬的溫度范圍內可以保持其卓越的動態性能。這是因為其耗散因子tanδ比同類工業標準材料低。
“我們的彈性體在收到頻繁快速變形時產生的熱量較少。因此，它們在連續使用時不會過熱，與其他材料相比，增加了容量，”Laskowitz說，“這種有利的遲滯特性還降低了滾動阻力，這反過來又節省了能源。
由于這些特性，車輪和滾軸可以實現更高的運行速度和負載能力。
展開 南洋理工大學《AFM》堅韌、可拉伸和自修復聚氨酯膠粘劑彈性體-軟機器人
為了解決這個問題，
新加坡南洋理工大學
Pooi See Lee
教授
團隊
報告了一種具有高韌性、室溫自愈性和強粘附性的彈性體，可以防止軟機器人損壞和恢復。通過使
用脲基
-4[1H]-嘧啶酮 (UPy) 和羧基的分級氫鍵對聚氨酯
進行功能化，可以獲得高韌性 (74.85 MJ m
-3
)、拉伸強度 (9.44 MPa) 和應變 (2340%)。
此外，室溫下溶劑輔助自修復能夠在 12 小時內保持高韌性 (41.74 MJ m
-3
)、拉伸強度 (5.57 MPa) 和應變 (1865%)。該彈性體具有高介電常數 (≈9)
，有利于其用作軟機器人的自修復介電彈性體致動器
(DEA)。在機械和電自愈后分別顯示 ≈31.4% 和 ≈19.3% 的高面積應變，實現了性能最佳的自愈 DEA。憑借豐富的氫鍵，無需額外固化或加熱即可實現高粘合強度。具有
驅動和粘合特性，實現了用于組裝堅固軟機器人的“粘貼”策略，允許軟機器人組件在嚴重損壞時輕松重新組裝或更換
。這項研究突出了具有極端堅固性的軟機器人在不同操作條件下的潛力。
相關論文以題為
Rugged Soft Robots using Tough, Stretchable, and Self-Healable Adhesive Elastomers
發表在《
Advanced
Functional
Materials
》上。
主圖
材料特性
圖1
UPy-CPU 的分子結構和材料表征。
a) UPy-CPU 的化學結構。b) SAXS 曲線分別顯示了 CPU 預聚物、UPy-CPU-1 和 UPy-CPU-2 的一階干擾峰。
展開 ANSYS名人堂決賽作品——SUNY Maritime
ANSYS Mechanical仿真可用于設計一種夾層板（在兩個外部鋼面板之間粘合聚氨酯彈性體芯層），以取代傳統的小間距鋼增強板。這種夾層板縮小了高應力集中區域，無需為增強板上漆，并將強化結構的重量降低了25%。http://www.ansys.com/zh-CN/other/hall-of-fame
2017年ANSYS名人堂作品賞析：SUNY Maritime
ANSYS Mechanical仿真可用于設計一種夾層板（在兩個外部鋼面板之間粘合聚氨酯彈性體芯層），以取代傳統的小間距鋼增強板。這種夾層板縮小了高應力集中區域，無需為增強板上漆，并將強化結構的重量降低了25%。
：基于機械訓練和木質素協同配位增強的人工肌肉功能彈性體復合材料
https://www.mdpi.com/2073-4360/10/9/1033
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硅酮塑料成形特性：１.主要用于低壓擠塑成形,封裝電子元件等,一般成形
我是模具設計劉老師，正在學習UG模具設計需要系統學習資料的，加我微信：KKLS1206回復UG免費領取，祝大家學有所成，致以所用~
