聚氨酯与橡胶的性能差异是什么?

来原:江门广伟聚氨酯橡胶制品厂

聚氨酯(Polyurethane, PU)与橡胶(Rubber)都是高分子弹性材料,广泛应用于工业、汽车、建筑、鞋材、密封等领域。尽管它们都具有弹性,但在化学结构、物理性能和应用特性上存在显著差异。以下是聚氨酯与橡胶(以常见的天然橡胶NR、丁苯橡胶SBR、三元乙丙橡胶EPDM等为代表)的主要性能对比:

一、化学结构差异

化学组成
由异氰酸酯与多元醇通过加成聚合反应形成,含氨基甲酸酯键(-NHCOO-)
多为碳氢聚合物,如天然橡胶为聚异戊二烯,合成橡胶如SBR、EPDM等为碳链聚合物
分子结构
可设计性强,软段/硬段相分离结构,兼具弹性和强度
长链非极性高分子,交联后形成三维网络
极性
通常为极性材料
多为非极性或弱极性

二、力学性能对比

拉伸强度
高(20–60 MPa)
中等(10–30 MPa)
PU分子间作用力强,强度优于多数橡胶
撕裂强度
非常高
较高
PU特别适合耐磨、抗撕裂场合
耐磨性
极佳(优于大多数橡胶)
良好(NR较好,SBR中等)
PU常用于矿用筛板、滚轮等高磨损环境
硬度范围
广(Shore A 10 到 Shore D 80)
较广(Shore A 30–90)
PU可调范围更宽,从软弹到硬韧均可
弹性
良好,但回弹性略低于橡胶
优异(尤其天然橡胶)
橡胶的回弹性和动态性能更好

三、环境与化学性能

耐油性
优良(尤其聚酯型PU)
差(NR、SBR)或良好(NBR、FKM)
NBR(丁腈橡胶)耐油好,但PU整体更优
耐溶剂性
一般(聚醚型较差,聚酯型较好)
视种类而定(FKM优异)
PU对极性溶剂较敏感
耐水解性
聚醚型较好,聚酯型较差
良好(EPDM、硅胶)
聚酯PU在湿热环境下易水解
耐臭氧/紫外线
较差(易老化开裂)
EPDM、硅胶优异,NR差
橡胶中EPDM抗老化性能优于PU
耐温性
一般(-40°C ~ +80°C,特殊可达120°C)
宽(-50°C ~ +200°C,如氟橡胶)
橡胶(尤其是特种橡胶)耐高温更好

四、加工与成本

加工方式
浇注、喷涂、模压、挤出
混炼、硫化、压延、挤出
固化方式
常温或加热固化,无需硫化(部分热塑性PU可熔融加工)
需硫化(交联)才能成型
生产周期
较短(尤其浇注型)
较长(需混炼、硫化)
原料成本
较高
中等(天然橡胶波动大)
可回收性
热塑性PU可回收,热固性较难
难回收,再生胶性能下降

五、典型应用场景对比

耐磨部件
滚轮、筛板、密封圈、鞋底
轮胎、输送带(NR/SBR)
密封件
高压密封、油封(聚酯PU)
O型圈、垫片(NBR、EPDM、FKM)
减震元件
工业缓冲器、联轴器
发动机悬置、减震垫(NR/EPDM)
汽车部件
方向盘、仪表盘、保险杠涂层
轮胎、雨刷、密封条
工业涂层/胶粘剂
耐磨涂层、防水涂料
较少用于涂层
医疗/食品
特殊医用级PU可用
硅胶、EPDM更常见