摘要：本文首先阐述带冷补用聚氨酯橡胶的特性，接着分析其主要的性能参数，最后重点分析带冷补用聚氨酯橡胶的合成及应用。
关键词：聚氨酯；橡胶；合成
一、前言
橡胶运输带作为运输和传递工具之一，在国民经济各个部门被广泛而大量的采用。随着经济建设的发展，运输带的用量迅速增加，应用领域不断扩大。
二、带冷补用聚氨酯橡胶的特性
在高分子结构主链上含有许多氨基甲酸酯基团（-NHCOO-）的聚合物，国内将此类聚合物通称为聚氨酯。弹性体是指玻璃化温度（Tg）低于室温，拉断伸长率不小于75%、外力撤除后复原性能比较好的高分子材料。
由于聚氨酯橡胶在分子结构中有较多的氨基甲酸酯（-NHCOO-）特性基团，因此，同其它合成橡胶相比，具有以下优点：极高的耐磨性能；高弹性；优异的力学性能，其抗张强度、伸长率、抗撕裂强度优异；较为广泛的硬度应用范围；耐油、耐低温性能优良；耐老化性能优异。缺点是：由于材料因素，任何聚氨酯材料遇水都会出现降解、分解，因此不同于普通橡胶加工工艺，其配合特点也与普通橡胶存在较大的差异。
三、聚氨酯橡胶的主要性能参数
1、硬度：普通橡胶的硬度范围为邵A20至邵A90，塑料的硬度范围约为邵A95至邵D100，而聚氨酯弹性体的硬度范围低至邵A10，高至邵D80，并且不需要填料的帮助。尤其可贵的是弹性体在塑料硬度下仍具有良好的橡胶弹性和伸长率，而普通橡胶只有靠添加大量填料，并以大幅度降低弹性和延伸率作为代价才能获得较高的硬度。
2、机械强度：聚氨酯弹性体的机械强度高，表现在杨氏模量、撕裂强度和承载力等方面。
（1）杨氏模量和拉伸强度：在弹性限度内，拉伸应力与形变之比叫做杨氏模量（E），或者称为弹性模量。聚氨酯弹性体和其他弹性体一样，只有在低伸长时（约2.5）才遵循胡克定理。但是它的杨氏模量要比其他弹性体高得多，而且聚氨酯弹性体的杨氏模量范围遍及橡胶和塑料，范围之宽，其他材料无可比拟。
（2）撕裂强度：聚氨酯弹性体的撕裂强度很高，尤其是聚酯型，约为天然橡胶的2倍以上。
（3）承载力：虽然在低硬度下聚氨酯弹性体的压缩强度也不高，但是聚氨酯弹性体可以在保持橡胶弹性的前提下提高硬度，从而达到很高的承载能力。而其他橡胶的硬度受到很大的局限，所以承载能力无法大幅度的提高。
3、耐磨性能：聚氨酯弹性体的耐磨性能非常突出，测试结果一般在0.03～0.20mm3／m范围内，约为天然橡胶的3～5倍。实际使用中，由于润滑剂等因素的影响，其效果往往更好。耐磨性与材料的撕裂强度和表面状况等关系很大。聚氨酯弹性体的撕裂强度比其他橡胶高得多，但是其本身的摩擦系数并不低，一般在0.5以上，需要在实际使用中注意添加油类润滑剂，或加少量二硫化钼或石墨、硅油、四氟乙烯粉等，以降低摩擦系数，减少摩擦生热。其摩擦系数还与材料硬度和表面温度等因素有关。在所有情况下，摩擦系数都随硬度的降低而提高，随表面温度的升高而上升，约60℃达到最大值。
4、耐热和耐氧化性能：聚氨酯弹性体在惰性气体中的耐热性能尚好，常温下耐氧和耐臭氧性能也很好，尤其是聚酯型。但是，高温和氧的同时作用会加快聚氨酯的老化进程。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆聚氨酯弹性体在空气中长时间连续使用的温度上限是80～90℃，短时间使用可达到120℃，对热氧化变性出现显著影响的温度约为130℃。按品种来说，聚酯型的耐热氧化性能比聚醚型好。随着温度的下降，聚氨酯弹性体的硬度、拉伸强度、撕裂强度和扭转刚性显著增大，回弹和伸长率下降。
四、带冷补用聚氨酯橡胶的合成
1、主要原料
聚酯多元醇：官能度大于2，自制；聚丙二醇醚：工业品，上海高桥化工厂产；蓖麻油：精制品，榆次榨油厂产；甲苯二异氰酸醋（80/20）：工业品，太原化工厂产；三氯乙烯：工业一级品，锦西化工厂产；二氨基二苯甲烷：工业品，苏州前进化工厂产；表面活化剂：试剂，自制；催化剂：试剂，自制：阻燃剂：工业品，上海彭浦化工厂产；丙酮：工业品，太原溶剂厂产。
2、制备工艺
橡胶运输带冷补用聚氨醋橡胶系三组分反应型高分子弹性材料，其制备工艺分A组分合成、B组分配制及修补胶制备三步进行。
（1）A组分，合成将高耐磨碳黑加入到聚醋和聚丙二醇醚中，搅拌混合均匀，在三辊研磨机上研磨至粒度为40-50μm。将研磨过的黑色液和蓖麻油加入到装有搅拌器、温度计、冷凝器和加热器的三口瓶中，开动搅拌0.5h，逐渐升温至100-120℃时，减压（余压控制在2600Pa以下）保温脱水3h。缓慢冷却反应液至40℃时，加入甲苯二异氰酸酯和三氯乙烯，逐渐升温至80℃，保温反应3h，取样分析异氰酸醋基含量，即得A组分。
（2）B组分配制将，将二氨基二苯甲烷和阻燃剂、催化剂加入到丙酮中，在搅拌情况下缓慢加热，使其完全溶解，则得到棕色透明的B组分。
（3）修补胶制备。首先将待修补的橡胶运输带部分及其周围处理干净，并用角磨机将表面打毛，用毛刷将C组分（异氰脲酸酯与溶剂丙酮、乙醇等在常温下配制而成）均匀的涂刷在表面上，一般涂2一3遍，每次间隔5分钟。此后用胶带纸将运输带破损部位的下表面贴起来，以防修补胶渗漏。之后，将B组分倒入A组分中，迅速搅拌1分钟，将其浇注在涂过C组分的运输带表面上，将凹面填满并刮平上表面，保持修补段静止状态。大约在0.5h内即固化成型，再经2-3h之后，运输带即可投入运行。
五、带冷补用聚氨酯橡胶的应用
我们先后到秦皇岛港务局煤码头第一、二煤炭装卸公司、唐山钢铁公司石人沟铁矿和首都钢铁公司大石河铁矿进行工业应用实验。对煤炭、矿石输送机、排岩机的500多米橡胶运输带的破损部位进行现场修补。这些运输带大部分为0.8-1.5m宽的钢丝绳加强的丁苯一天然橡胶运输带。修补的重点是纵向撕裂部分，修补的总长度约200多米。此外还修补了扯边、打洞10多处。
运行结果表明，可延长运输带使用寿命3-9个月时间，相当于运输带使用寿命的30%一50%。与硫化床热补相比，由于是现场修补、自然硫化，所以不需搬运硫化压床，不使用电能，可减轻劳动强度、节省运力和劳力，节约电能，无需扩大修理损伤部分，而且减少了停产时间，提高了劳动生产率。秦皇岛港务局认为，该材料解决了纵向撕裂无法修补的难题，其性能与日本横滨橡胶株式会社研制的类似产品（PANGIT）相当。但价格仅为日本产品的l8/，具有较强的竞争力，深受用户欢迎。
六、结束语
总之，合成的聚氨酯橡胶可延长运输带的使用寿命，缩短停产时间，提高劳动生产率。具有良好的应用前景值得推广。
参考文献：
[1]谭婧.聚氨酯材料应用[J].天然气工业，2014，23（10）：157-158.
[2]刘红梅.聚氨酯橡胶与纺纱胶辊[J].贵州化工，2015，30（5）：14-16.
论文作者:刘明1,黄东明2
论文发表刊物:《基层建设》2015年第35期
论文发表时间:2016/12/6
标签：橡胶论文; 聚氨酯论文; 弹性体论文; 组分论文; 硬度论文; 强度论文; 性能论文; 《基层建设》2015年第35期论文;