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:
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 |
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 |
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 |
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 |
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 |