在浇注型聚氨酯弹性体生产中可采用一步法、预聚体法和半预聚体法工艺。浇注型聚氨酯弹性体弹性目前主要是聚酯（或PT-MEG）-TDI-MOCA体系。MDI体系浇注型弹性体体系不多。

由于低聚物多元醇可能含少量水分，若不除去，水会与异氰酸酯反应，不仅消耗异氰酸酯，还会放出二氧化碳，在弹性体中产生许多小泡孔，降低制品性能。因而在合成弹性体之前，须对低聚物多元醇进行脱水处理。一般将低聚物多元醇加热到100～120℃,搅拌下抽真空,使体系真空度在(5～10)×133Pa左右，脱水1～3h.脱水时间取决于多元醇数量、含水量及反应容器的大小与形状。对于大规模工业生产来说，可采用薄膜蒸发器或喷雾干燥法脱水。

5.3.2.1一步法

所谓一步法工艺是指将低聚物多元醇、二异氰酸酯、扩链剂和催化剂等同时混合后直接注入模具中，在一定的温度下固化成型的方法。此法生产效率高，因无需制备预聚体而节省能量，生产成本较预聚体法低，可用小型浇注机生产。但反应较难控制，所得弹性体分子结构不规整，力学性能不如预聚体法好，故常用于制造低硬度、低模量的制品印刷胶辊、小型工艺实心轮胎、压力传动轮等。

5.3.2.2预聚体法

首先将低聚物多元醇与二异氰酸酯进行预聚反应，生成端NCO基的聚氨酯预聚物，浇注时再将预聚物与扩链剂反应，制备聚氨酯弹性体的方法。称之为预聚体法。预聚体法浇注弹性体体系是双组分体系，一个组分为预聚体，另一组分为扩链/交联剂或其加有催化剂、防老剂、色料、填料等助剂的混合物。扩链组分有时也称为固化剂。采用预聚体法制备聚氨酯弹性体，反应分两步进行，由于采取了预聚步骤，在进行扩链反应时放热低，易于控制，制得的聚氨酯分子链段排列比较整规，制品具有良好的力学性能，重复性也较好。故至今大多数浇注型弹性体都采用预聚体法制备。一些生产厂家把聚氨酯预聚体作为产品销售，用户使用这些预聚物可以很方便的制备能满足各种不同使用要求的制品。工艺流程图5-1所示。

                                                              扩链剂等

二异氰酸酯

 

制品                                                                    、

 

          图5-1    预聚体法工艺流程

通常在合成预聚体时，将已脱水的低聚物多元醇与计量的二异氰酸酯反应，在75～80℃保温反应2h左右，分析NCO质量分数后，贮存待用。在隔绝湿气的情况下，生产的预聚体在室温下可贮存数月。工业化生产预聚体、小规模生产一般采用釜式间歇法工艺。近年来已出现了连续法生产工艺。

以MOCA为扩链剂的浇注弹性体一般采用热浇注工艺生产，一般把预聚体加热至80℃或更高的温度，最好在100～105℃下对预聚物进行真空脱气处理，再加入扩链剂。在较高的温度下预聚体粘度降低，有利于均匀混合和气泡逸出。以低分子二元醇或其它液体扩链剂扩链时混合温度可取60～70℃；以MOCA作扩链剂时，应首先将MOCA加热至115～120℃使之熔化，再在80～100℃下与预聚物混合，快速搅拌混合1～2min后，并迅速注入预热的模具中。在某些工艺中，混合后立即减压脱泡，然后再进行浇注。

5.3.2.3        半预聚物法

半预聚物法与预聚体法的区别是将部分聚酯多元醇或聚醚多元醇留待扩链时与扩链剂、催化剂等以混合物的形式添加到预聚物中。也就是说，配方中的低聚物多元醇分两部分，一部分与过量二异氰酸酯反应合成预聚体，另一部分与扩链剂混合，在浇注时加入。生成的预聚体中游离NCO质量分数较高，一般为0.12～0.15（12%～15%），故常把这种预聚体称作“半预聚体(quasi-prepoly-mer)”.

半预聚体法的特点是，预聚体组分粘度低，可以调节到与固化剂混合组分的粘度相近，而且配比也相近(即混合质量比可为1:1)，这不仅是提高了混合的均匀性，而且改善了弹性体的某些性能。

半预聚体法多用于MDI型浇注弹性体的生产，这是因为MDI预聚体粘度较大，制成半预聚体可降低粘度；并且常用的二醇扩链剂（如1,4-丁二醇）用量少，采用预聚体法计量和配比的误差大，还不易混合均匀。采用半预聚体法，可使两个组合的粘度和用量想匹配。并且MDI浇注体系中，存在于预聚体中的过量的MDI气味小，对操作人员毒害小。半预聚物法还适于反应注射成型（RIM）工艺使用。

半预聚物法制备浇注型聚氨酯弹性体的工艺条件基本上与预聚体法工艺相同，但应注意低聚物多元醇、扩链剂及催化剂的混合物事先须进行脱水脱气处理。一般说来，半预聚体法虽不及由预聚体制得弹性体性能好，但半预聚法有其工艺上的优点：如两组分年度较低，易混合均匀，在多数情况下，合成性能不同的一系列产品时，半预聚体可以通用，只需对另一组分（扩链剂和低聚物多元醇）的配方进行适当的调整即可，可大大缩短生产和加工周期。

5.3.2.4            浇注工艺

浇注型聚氨酯弹性体一般以液体原料注入模具经硫化而得最终制品时，一般可采用手工浇注工艺及机械浇注工艺。浇注弹性体生产最好应采用自动化水平较高的混合-反应-浇注一体化的浇注机注模，这样才能保证弹性体的质量和性能的稳定性。也有的采用离心机和真空浇注等方法，这些都有利于成型和消除气泡。

（1）手工浇注    手工浇注适用于生产批量小、品种多的小型制品，是实验室和小型工厂较为常用的生产弹性体制件的方法。一步法、预聚体或半预聚体体法都可采用手工浇注工艺。手工浇注简单灵活，成本也低，然而可能存在搅拌不均问题，气泡也不易消除。对于预聚体法，一般操作步骤是：在容器中称量预聚体，加热到80～100℃，在真空容器（如真空干燥器）中脱气泡，若浇注量大，可在反应容器中加热搅拌脱泡；同时根据预聚体的用量计算扩链剂的用量，并称量在另一预热的小烧杯中，若扩链剂是MOCA，则需加热到120℃左右使MOCA熔化成低粘度液体。将扩链剂趁热倒入预聚体中，快速搅拌1～2min，必要时进行减压脱泡，立即倒入已准备好的模具中，加热硫化。

（2）机械浇注 随着聚氨酯弹性体制品在各工业及民用领域中用量的迅速增加，为了提高生产效率，聚氨酯弹性体浇注机已越来越多地用于聚氨酯弹性体的生产。浇注机配备自动计量泵和混合器，把预聚物脱气后再与经活塞泵严格计量的扩链剂同时输送到混合器中混合均匀，浇注时液体经过混合器的浇口直接注入模具中，经硫化即得的制品。预聚体的预热、脱泡和计量、扩链剂MOCA的熔化、计量、混合及浇注都可通过浇注机进行，所有制冷都可以通过程序自动控制。

混合器可连续或间断运转，并可使混合和注射动作同时进行。机械浇注可连续和间歇进行。机械浇注生产效率高、产品质量稳定，适合于大批量及中大型制品的生产。

（3）特殊浇注工艺      浇注型聚氨酯弹性体的生产一般可采用常压浇注，即反应混合物浇注到敞口的模具中再合模。常压浇注过程中，对于一些形状复杂或不允许胶中夹有气泡的制品，可将模具置于大型真空室中，借浇注压力注模，边浇注边抽真空脱泡，这种方法称为真空浇注。

当制品的精度要求严格时，可采用加压浇注法模压成型，即将物料倒入模具腔内合模，对模具加压的方法。当采用模压法时，液体充满模腔后，不能立即合模升压，必须停留一段时间，使胶料达到凝胶点再模压，这时物料表面变硬、无粘性，但可发生塑性变形。若在凝胶点前加压，物料流动性大，外溢较多，难以保持模具内部压力，气泡难以逸出；在凝胶点后加压，因物料发生交联，弹性大，易造成表面破裂，影响制品质量。可通过催化剂催化剂用量使物料具有合适的凝胶点。类似方法还有压注法，即用柱塞将反应物料压入模腔，也需选择合适的加压时间。

也可将模具置于离心机上，使模具随离心机转动，浇注时在模具中央注入的液体在高速离心力的作用下向圆柱形模具的四周内壁均匀分布，经加热硫化后脱模，这种方法称为离心浇注，离心浇注适于制备薄片状或带增强材料的制品，也可以制造胶辊。物料中的气泡受到模具高速旋转产生的离心力而破裂，制品中一般不会存在气泡。离心法浇注成型工艺中，混合胶料的粘度和凝胶时间与离心机旋转速度（离心力）之间必须保持平衡，否则会出现不均匀现象。

将液体胶料注入模具有垂直浇注法、倾斜浇注法等，必须采用合适的方法，避免注料是混入气泡。

RIM工艺的混合头是采用高压液流碰撞原理实现两组合的均匀混合。为适用微孔PU的生产（例如生产聚氨酯鞋），混合头改成借助高速旋转的螺杆（转速为18000r/min）实施混合，目前这种结构的RIM机已开始用于普通浇注型聚氨酯的生产。这种RIM机由贮料系统、计量系统和混合头3个结构单元构成。A组分液体和B组分液体经计量泵精确输入混合头中，经螺杆混合后迅速注入模具中。与普通浇注机浇注相比，RIM工艺具有自动化程度高、节能和生产效率高等优点，又因采用半预聚物法原理，产品质量也高。