实验室聚氨酯合成
聚氨酯制备
第2章实验部分2.1实验原料及仪器2.1.1实验原料实验用到的主要试剂见表2.1。
表2.1实验主要原料试剂名称缩写纯度生产厂家甲苯二异氰酸酯TDI 分析纯上海凌峰化学试剂有限公司聚氧化丙烯二醇1000 PPG1000 工业级天津石化三厂聚氧化丙烯二醇2000 PPG2000 工业级天津石化三厂聚氧化丙烯二醇2000 TDB2000 工业级天津石化三厂聚四氢呋喃醚二醇1000 PTMG1000 工业级天津石化三厂聚氧化丙烯三醇1000 TMN1000 工业级天津石化三厂凤凰牌环氧树脂6101E-44 工业级江苏三木化工集团有限公司正丁醇n-butanol 分析纯国药集团化学试剂有限公司三羟甲基丙烷TMP 工业级天津市博迪化工有限公司2,4-二氨基-3,5-二甲硫基氯苯Tx-2分析纯国药集团化学试剂有限公司二端氨基低聚醚胺D2000工业级江苏三木化工集团有限公司三端氨基低聚醚胺T403工业级江苏三木化工集团有限公司盐酸HCl分析纯国药集团化学试剂有限公司碳酸钠Na2CO3分析纯国药集团化学试剂有限公司二正丁胺C2H8N2分析纯国药集团化学试剂有限公司丙酮C3H6O分析纯国药集团化学试剂有限公司乙醇C2H6O分析纯国药集团化学试剂有限公司乙醇C2H6O工业级哈尔滨华信化工有限公司2.1.2实验仪器实验室用的主要仪器设备见表2.2。
表2.2实验使用的主要仪器设备设备名称设备型号生产厂家环境力学分析谱仪粘弹仪DMA 50法国METRA VIB公司动态热分析仪DMA+450法国METRA VIB公司差示扫描量热仪(DSC)Q800 美国TA公司的Q800 FT-IR Spectrometer FT-IR 200美国V ARIAN公司数显邵尔A硬度计TH-200 北京时代之峰科技有限公司FA2004型电子分析天平FA2004上海天平仪器厂DK-98-1电热恒温水浴锅DK-98-1天津市泰斯特仪器有限公司电热恒温真空干燥箱DZF上海跃进医疗器械厂数显式鼓风干燥箱GZX-GF-Ⅱ上海跃进医疗器械厂2.2材料的制备2.2.1阻尼层材料约束复合阻尼材料主要由约束层和阻尼层共同组成,阻尼层材料主要为复合材料提供阻尼性能。
聚氨酯泡沫塑料的制备实验
聚氨酯泡沫塑料的制备实验聚氨酯是由异氰酸酯和羟基化合物通过逐步加聚反应得到的聚合物。
它具有各方面的优良性能,因此得到了广泛的应用。
目前的聚氨酯产品有:聚氨酯橡胶、聚氨酯泡沫塑料、聚氨酯人造革、聚氨酯涂料及粘接剂。
其中以聚氨酯泡沫塑料的产量最大,由于它具有消音、隔热、防震的特点。
主要用于各种车辆的坐垫、消音防震材料以及各种包装用途 一、实验目的熟悉多种不同密度软质和硬质聚氨酯泡沫塑料的制备方法,了解聚氨酯泡沫塑料发泡的原理。
对比软硬泡沫使用原料的不同,合理设计配方,掌握分析影响泡沫材料性能的工艺因素二、基本原理聚氨酯泡沫的形成是一种比任何其他聚氨酯的形成都远为复杂的过程,处在聚合物系统中的化学和物理状态变化外,泡沫的形成又增加了胶体系统的特点。
要了解聚氨酯泡沫的形成,还需要涉及到气体发生和分子增长的高分子化学、核晶过程和稳定泡沫的胶体化学以及聚合体系熟化时的流变学。
聚氨酯泡沫的制造分为三种预聚体法、半预聚体法和一步法。
本实验主要采用一步法。
一步法发泡即是将聚醚或聚酯多元醇、多异氰酸酯、、水以及其他助剂如催化剂、泡沫稳定剂等一次加入,使链增长、气体发生及交联等反应在短时间内几乎同时进行,在物料混合均匀后,1—10秒即行发泡,0.5-3分钟发泡完毕,并得到具有较高分子量、一定交联密度的泡沫制品。
要制得孔径均匀和性能优异的泡沫,必须采用复合催化剂、外加发泡剂和控制合适的条件,使三种反应得到较好的协调。
在聚氨酯泡沫制备过程中主要发生如下反应。
1、 预聚体的合成由二异氰酸酯与聚醚或聚酯多元醇反应生成含异氰酸酯端基的聚氨酯预聚体。
OCN -R-NCO + H OOH OCN-R-NH-C-OOO-C-NH-R-NCOO2、起泡的形成与扩链异氰酸根与水反应生成的氨基甲酸不稳定,分解生成胺与与二氧化碳,放出的二氧化碳气体在聚合物中形成起泡,并且生成的端基聚合物可与异氰酸根进一步发生扩链反应得到含脲基的聚合物NCO + H 2ONH-C-OHNH 2 + CO 2ONH 2 +NCO扩链N-CH-NHO 3、交联固化异氰酸根与脲基上的活泼氢反应,使分子链发生交联,形成网状结构NH CO NHR + OCN -R -NCO + NHCONH + CON -R -NCO +------R聚氨酯泡沫塑料按其柔韧性可分为软泡沫和硬泡沫,主要取决于所用的聚醚或聚酯多元醇,使用较高分子量及相应的较低羟值的线性聚醚或聚酯多元醇时,得到的产物交联度较低,为软质泡沫;若用短链或支链较多的聚醚或聚酯多元醇时,为硬质泡沫。
水性聚氨酯工业合成工艺流程
水性聚氨酯工业合成工艺流程
一、原料准备
1. 按照反应计划计算所需的多元醇、多元异氰酸酯类原料规格和数量。
2. 检测多元醇和多元异氰酸酯类原料的物理化学指标,检查是否达到合成要求。
3. 加载检测合格的多元醇和多元异氰酸酯类原料到料槽内。
二、原料混合、反应
1. 将多元醇和催化剂导入搅拌反应器内,开始混合。
2. 在过程中,逐步加入准备好的多元异氰酸酯类原料,形成原料混合液。
3. 控制温度在约35°左右,进行室温下的反应4~6小时。
4. 反应结束后,进行取样检测聚合度是否达到目标值。
三、处理分馏
1. 反应液进入离心机进行分离,去除残留的多余的多元异氰酸酯类原料。
2. 离心后液体进入真空打浆机进行脱气,除去生成的副产物2。
3. 脱气液体进入蒸馏塔进行进一步分馏,去除残余的有害物质。
4. 分离出的水性聚氨酯产品进行物理化学检测,确保指标合格。
五、产品装瓶打包
1. 通过色差机和粘度检测试验的聚氨酯产品进入塑料包装机内装瓶。
2. 装瓶好的产品进行打印 ,成为成品通过检验后出厂发货。
以上就是水性聚氨酯的基本工艺流程。
聚氨酯生产工艺流程
聚氨酯生产工艺流程聚氨酯是一种重要的高分子材料,广泛应用于建筑、汽车、航空航天等领域。
其生产工艺流程包括原料准备、预聚体制备、聚氨酯制备、成品处理等环节。
首先,原料准备是聚氨酯生产的第一步。
主要原料包括异氰酸酯、多元醇、催化剂、助剂等。
异氰酸酯是聚氨酯的主要原料,多元醇是与异氰酸酯反应生成聚氨酯的另一主要原料,催化剂和助剂则在反应过程中起到促进反应、调节性能等作用。
原料的质量和配比对产品的性能有重要影响,因此在生产过程中需要严格控制原料的质量和配比。
其次,预聚体制备是聚氨酯生产的关键环节之一。
预聚体是由异氰酸酯和多元醇在一定条件下反应制得的中间产物,其质量和结构对最终聚氨酯产品的性能有重要影响。
预聚体的制备条件包括温度、压力、反应时间等,需要严格控制以保证预聚体的质量。
接下来是聚氨酯制备环节。
在这一环节中,预聚体与助剂、催化剂等原料在一定条件下进行聚合反应,生成聚氨酯。
聚氨酯的制备条件包括反应温度、压力、时间、搅拌速度等,需要根据不同产品的要求进行调节。
在反应过程中,需要对反应温度、压力、物料流动等进行实时监控,确保反应进行顺利。
最后是成品处理环节。
在聚氨酯制备完成后,需要进行成品处理,包括产品的成型、固化、切割等工艺。
成品处理的工艺条件和操作方法对产品的成型质量和性能有重要影响,需要严格控制。
总的来说,聚氨酯的生产工艺流程包括原料准备、预聚体制备、聚氨酯制备、成品处理等环节,每个环节都需要严格控制条件和操作方法,以保证产品的质量和性能。
同时,生产过程中需要注重安全生产,做好环保工作,确保生产过程安全、环保、高效。
聚氨酯的合成方法
聚氨酯的合成方法
聚氨酯合成超厉害好不好!那到底咋合成呢?首先把各种原料准备好,就像大厨准备食材一样。
然后按照一定比例混合,哇塞,这可不能马虎,要是比例不对,那可就完蛋啦!接着进行反应,这就像一场魔法表演,各种分子在那里欢快地跳舞。
合成的时候要注意安全哦!这可不是闹着玩的,要是不小心出点啥问题,那可不得了。
就像开车不系安全带,多危险呀!聚氨酯稳定性也不错呢!一旦合成好了,那可老结实了。
聚氨酯的应用场景那可多了去了。
可以做鞋子,让你的脚丫子舒服得不得了。
还能做家具,哇,那得多漂亮。
在建筑领域也有大用,就像给房子穿上了一层坚固的铠甲。
这难道不牛吗?它的优势也很明显呀!轻便又耐用,就像一个超级战士。
而且还可以根据不同的需求进行调整,这也太酷了吧!
我就知道有个地方用了聚氨酯,效果那叫一个棒。
做出来的东西又好看又好用,大家都可喜欢了。
这就是聚氨酯的魅力呀!
聚氨酯合成超棒,应用广泛又厉害,大家都快来试试吧!。
聚氨酯工艺流程
聚氨酯工艺流程
《聚氨酯工艺流程》
聚氨酯是一种多功能的合成材料,常用于制造泡沫、涂料、胶粘剂和弹性体等产品。
其工艺流程通常包括原料准备、混合、反应、成型和后处理几个步骤。
首先是原料准备。
聚氨酯的主要原料包括异佛尔酮二异氰酸酯(MDI)、聚醚多元醇和聚醇。
这些原料需要按照一定的比例进行准备,以确保最终制品的性能符合要求。
接下来是混合。
在混合过程中,MDI、聚醚多元醇和聚醇等原料被放置在混合机中,并加入一定数量的助剂,如催化剂、稳定剂和泡沫剂。
随后,混合机会将这些原料充分混合,直到形成均匀的混合物。
然后是反应。
混合好的原料会被送往反应室中,在一定的温度和压力条件下进行反应,形成聚氨酯聚合物。
这一步骤的控制对于最终产品的质量至关重要。
成型是聚氨酯制品生产的下一个关键步骤。
根据不同的产品要求,聚氨酯混合物可以被注射成型、压缩成型或浇铸成型等,以得到不同形状和尺寸的制品。
最后是后处理。
在成型完成后,产品可能需要经过一些后处理步骤,如修整、砂光、涂装等,以满足最终客户的需求。
总的来说,聚氨酯工艺流程涉及原料准备、混合、反应、成型和后处理等几个步骤,每一步都需要精确控制,才能保证最终产品的质量和性能。
聚氨酯热熔胶的合成
聚氨酯热熔胶是一种广泛应用于工业领域的热熔胶,具有优异的黏附性能、高强度、耐寒性等特点。
其合成过程涉及到多个步骤,包括原料准备、反应聚合、后处理等阶段。
以下是关于聚氨酯热熔胶合成的详细介绍。
### 原料准备:#### 1. 异氰酸酯(Isocyanates):-异氰酸酯是聚氨酯热熔胶的重要组成部分,常用的异氰酸酯包括二甲基二异氰酸酯(MDI)、甲苯二异氰酸酯(TDI)等。
这些异氰酸酯具有多官能团结构,有利于后续的交联反应。
#### 2. 聚醚或聚酯多元醇:-作为异氰酸酯的反应物,聚醚或聚酯多元醇在合成聚氨酯热熔胶时起着重要作用。
聚醚多元醇如聚醚醇、聚甲醚二醇等常被选用。
#### 3. 助剂:-合成过程中还需要添加一些助剂,如催化剂、稳定剂、流动剂等,以调节反应速率、提高产品稳定性和流动性。
### 反应聚合:合成聚氨酯热熔胶的关键步骤是异氰酸酯与多元醇的缩聚反应。
反应的基本步骤如下:#### 1. 异氰酸酯与多元醇反应:-在反应容器中,将事先准备好的异氰酸酯和多元醇按一定的比例加入。
反应过程中,异氰酸酯中的异氰基(NCO)与多元醇中的羟基(OH)发生缩聚反应,形成尿素键和酯键结构。
#### 2. 链延长反应:-在缩聚反应的基础上,可以进行链延长反应,通过添加含有活性氢的物质(如丙二醇、水等),进一步延长聚氨酯链的长度。
#### 3. 调节反应条件:-反应条件的调节对于合成聚氨酯的性能至关重要。
温度、压力、反应时间等条件的合理选择可以影响聚氨酯的分子量分布和结构。
### 后处理:#### 1. 净化:-合成完成后,通过净化过程去除反应残留物,如未反应的异氰酸酯、多元醇等。
#### 2. 切割与造粒:-将合成的聚氨酯胶块进行切割,并通过造粒的方式制备成颗粒状的产品。
这有助于后续的使用,特别是在热熔胶枪中方便地进行热熔施工。
#### 3. 包装:-最终的聚氨酯热熔胶产品会通过包装装入合适的容器中,以确保产品的保存和运输。
聚氨酯生产工艺流程
聚氨酯生产工艺流程聚氨酯(Polyurethane,简称PU)是一种广泛应用的合成材料。
其生产工艺流程包括原料准备、预聚体制备、聚合反应、成型加工和后续处理等多个步骤。
首先是原料准备。
聚氨酯的原料主要包括聚醚、聚酯、聚碳酸酯等多种聚合物和异氰酸酯等活性化合物。
这些原料需要进行储存、搬运、称量等步骤,确保质量和数量的准确性。
接下来是预聚体制备。
预聚体是指聚氨酯的中间产物,通过醇和异氰酸酯的缩合反应制得。
该步骤通常在特定的温度和时间下进行,以确保产物的质量稳定。
预聚体的产物经过烘干、粉碎等处理后,进一步用于聚合反应。
然后是聚合反应。
聚合反应是通过预聚体与对应的聚醚、聚酯等原料进行反应,形成聚氨酯。
通常情况下,需要配合催化剂、稳定剂、发泡剂等添加剂,以控制反应速度、调节物料性能。
这一步骤的关键在于控制温度、搅拌速度和气体排放等参数,以获得所需的成品。
接下来是成型加工。
成型加工是将聚氨酯料液注入模具中,通过物理或化学发泡等方式,使其具备特定的形状和性能。
根据需要,还可以进行模具挤塑、涂覆、浇注等不同的加工方式。
这一步骤需要仔细控制注液速度、温度和压力等参数,以保证成品的成型质量。
最后是后续处理。
在成品形成后,还需要进行一系列的后续处理工序。
例如,对于硬质聚氨酯,可以进行切割、抛光、打磨等表面处理;对于软质聚氨酯,可以进行压花、热定型等二次成型操作。
此外,还需要进行质量检验、包装、存储等环节,以确保成品的质量和可用性。
总体而言,聚氨酯生产工艺流程是一个复杂而精细的过程。
在每个环节中,都需要仔细控制各种参数,以确保产品的质量和性能。
随着技术的发展和创新,聚氨酯的生产工艺也在不断进步,为各行各业提供更多样化和多功能的聚氨酯产品。
聚氨酯的制备实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 了解聚氨酯的化学组成和制备原理。
2. 掌握聚氨酯的制备方法,熟悉实验操作步骤。
3. 通过实验,提高对有机合成实验技能的掌握。
二、实验原理聚氨酯是一种由异氰酸酯和多元醇反应而成的高分子化合物,具有优良的物理和化学性能。
本实验采用预聚物法,以甲苯二异氰酸酯(TDI)和聚己内酯二醇(PCL)为原料,通过反应制备聚氨酯。
三、实验材料与仪器1. 实验材料:- 甲苯二异氰酸酯(TDI)- 聚己内酯二醇(PCL)- 无水乙醇- 碱性催化剂(如二月桂酸二丁基锡)- 搅拌器- 热水浴- 抽滤装置- 分光光度计- 天平2. 实验仪器:- 反应瓶(500mL)- 磁力搅拌器- 温度计- 热水浴- 抽滤装置- 烘箱四、实验步骤1. 准备工作:(1)将PCL溶解于无水乙醇中,配制成一定浓度的溶液。
(2)称取适量的TDI,加入反应瓶中。
(3)将PCL溶液缓慢滴加到反应瓶中,同时加入碱性催化剂。
2. 反应:(1)将反应瓶放入热水浴中,控制温度在50℃左右。
(2)开动磁力搅拌器,使反应物充分混合。
(3)反应时间为2小时。
3. 冷却与抽滤:(1)将反应液冷却至室温。
(2)使用抽滤装置将反应液进行抽滤,去除未反应的原料和催化剂。
4. 测定:(1)使用分光光度计测定聚氨酯溶液的吸光度,计算反应产物的浓度。
(2)将产物放入烘箱中,于60℃下干燥至恒重。
5. 实验数据记录与分析:实验次数 | PCL浓度(g/mL) | TDI用量(g) | 反应时间(h) | 聚氨酯吸光度 | 产物质量(g) | 产物收率(%)------- | -------- | -------- | -------- | -------- | -------- | --------1 | 5 | 10 |2 | 0.8 | 4.5 | 452 | 5 | 10 | 2 | 0.9 | 4.6 | 463 | 5 | 10 | 2 | 0.85 | 4.4 | 44五、实验结果与讨论1. 通过实验,我们成功制备了聚氨酯,并对其进行了表征。
实验室聚氨酯合成
聚氨酯由两相来组成,包括软段和硬段,软段是长链多元醇,硬段是由异氰酸酯和扩链剂构成。
聚氨酯是由异氰酸酯和多元醇反应先生成预聚体,然后与扩链剂反应硫化制得。
有时使用“一步法”来合成聚氨酯以降低成本和增加反应速度。
所谓“一步法”就是将多元醇、异氰酸酯及扩链剂混合,一步反应生成聚氨酯。
对于合成聚氨酯来讲,大家都知道,其所有成份极易吸水,Dupont公司的聚醚在船运期间进行有效干燥,厂家能够直接使用。
在操作期间水分经常偶然进入,因此需脱气工序。
小样品很容易吸取一定量的不利于合成的潮气,因此在实验室任何异氰酸酯反应之前应该脱气。
脱气可将混合时带入的空气排出。
在下面的配方中都采用了脱气或干燥工序。
异氰酸酯Terathane®可以做为软段材料与通用的二异氰酸酯反应,全球最常用的二异氰酸酯为4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)和甲苯二异氰酸酯(TDI),(2,4-;2,6-TDI 异构体以各种比例混合的混合物)。
Terathane® 也可与特殊的二异氰酸酯反应,例如PPDI,以提高耐磨性能、耐温性能和挠曲疲劳性能。
对于脂肪族二异氰酸酯,参看抗紫外光部分。
其它的二异氰酸酯偶然遇到,它们也可与Terathane®反应,尽管反应速率会有所不同。
硫化剂/扩链剂在聚氨酯生产中最通用的氢供体是胺类和醇类,当最终产物为弹性体时,通常用的扩链剂为二胺和二醇。
表2 给出的是各种氨基和羟基与苯基异氰酸酯反应的速度。
相对反应速度可以通过催化剂来选择(参看硫化时间和催化剂部分)。
表2 异氰酸酯活性氢载体25℃速度常数80℃活化能kcal/mol 芳香胺10~20 ——伯羟基2~4308~9仲羟基11510叔羟基0.01——水0.4611伯硫羟0.005——酚0.01——脲—2—羧酸—2—酰苯胺—0.3—苯胺基甲酸酯—00216 5*苯基异氰酸酯在甲苯中,100%的化学计量*k×104L/mol·s预聚物的制备虽然“一步法”生产聚氨酯弹性体有其有利的一面(例如成本低、速度快),但是多数情况下大家愿意选择“预聚法”路线。
聚氨酯的工业合成
聚氨酯的工业合成20世纪40年代,德国Bayer实验室用二异氰酸酯及多元醇为原料,制得了硬质泡沫塑料等聚氨酯样品。
美国于1946年起开展了硬质聚氨酯泡沫塑料的研究,产品用于飞机夹心板材部件。
1952年,Bayer公司报道了聚酯型软质聚氯酯泡沫塑料中试研究成果;1952—1954年,又开发连续方法生产聚酯型软质聚氨酯泡沫塑料技术,并开发了相应的生产设备;1961年,采用蒸汽压较低的多异氰酸酯PAPI制备硬质聚氨酯泡沫塑料,提高了硬质制品的性能和减少了施工时的毒性,并应用于现场喷涂工艺,使硬质泡沫塑料的应用范围进一步扩大。
由于价格较低的聚醚多元醇在60年代的大量生产,以及一步法和连续法软泡生产工艺及设备的开发,聚氨酯软泡获得应用。
60年代中期,冷熟化半硬泡和自结皮模塑泡沫被开发,70年代在高活性聚醚多元醇的基础上开发了冷熟化高回弹泡沫。
70年代开发了聚氨酯软泡的Maxfoam平顶发泡工艺、垂直发泡工艺,使块状聚氨酯软泡的工艺趋于成熟。
后来,随着各种新型聚醚多元醇及匀泡剂的开发,还开发了各种模塑聚氨酯泡沫塑料[3]。
1. 水性聚氨酯的合成方法水性聚氨酯的合成过程主要为:①由低聚物多元醇、扩链剂、二异氰酸酯形成中高相对分子质量的PU预聚体;②中和后预聚体在水中乳化,形成分散液。
各种方法在于扩链过程的不同。
1.1 外乳化法该方法是使用最早的制备水性聚氨酯的方法,它是1953年美国DuPont公司W. Yandott发明的,其制备工艺是在有机溶剂中,用两官能团的多元醇与过量的二异氰酸酯反应合成了带有NCO封端的预聚体,再加入适当的乳化剂,经强剪切力作用分散于水介质中并用二元胺进行扩链,但因该方法存在乳化剂用量大,反应时间长以及乳液颗粒粗而导致储存性差,胶层物理机械性能不佳等缺点,目前生产基本不用该方法。
1.2 自乳化法自乳化法通常是在聚氨酯结构中引入部分亲水基,使自身分散形成乳液。
根据亲水基团的类型用该法制得的水性PU可分为阴离子型、阳离子型、两性型和非离子型4种,其中以阴离子型占主导地位。
聚氨酯生产工艺流程
聚氨酯生产工艺流程聚氨酯是一种重要的高分子材料,常被用于制造海绵、塑料、涂料、胶粘剂等产品。
下面我们将介绍一种聚氨酯的生产工艺流程。
首先,聚氨酯的生产需要原料的准备。
聚氨酯的主要原料包括异氰酸酯、聚醚或聚酯多元醇、催化剂、助剂等。
这些原料需要进行精确的称量和配比,确保生产过程中的化学反应能正常进行。
接下来,将异氰酸酯和聚醚或聚酯多元醇加入反应釜中。
反应釜内有搅拌装置,可使原料更加充分混合。
然后,向反应釜中加入一定量的催化剂和助剂。
催化剂的主要作用是促进异氰酸酯与多元醇之间的反应,使其迅速发生聚合反应。
助剂的作用则是改善聚氨酯的性能。
随后,在适当的温度和压力下,开始进行聚合反应。
这个过程中会产生大量的热量,需要进行冷却。
冷却方式可以通过内外冷却,即在反应釜中加入冷却介质来进行。
同时,还需要控制反应温度的升高速度,以避免过快的温度升高导致产物的不稳定。
聚合反应完成后,将反应釜中的产物转移到另一个设备中,进行后续处理。
首先,需要进行分离,将产物中的未反应原料、副产物等分离出来。
可以采用蒸馏、萃取、过滤等方法进行分离。
接着,在将产物进行固化处理。
固化可以通过热固化或室温固化的方法进行,具体的固化条件可以根据产品要求进行调整。
最后,将固化后的产物进行加工和整形,以得到最终的产品。
加工方式可以根据不同产品的要求而定,可采用挤出、注塑、压延等方式进行。
整个聚氨酯的生产工艺流程中,需要严格控制各项工艺参数,包括原料的配比、反应温度、时间等,以确保生产过程的稳定和产品的质量。
此外,还需要注意安全操作措施,避免原料的泄漏和反应釜的爆炸等危险事故。
以上就是一种聚氨酯生产的工艺流程,这只是其中一种方式,实际生产中根据不同的产品和要求,工艺流程也会有所不同。
聚氨酯合成工艺
聚氨酯合成工艺Revised at 16:25 am on June 10, 2021I hope tomorrow will definitely be better聚氨酯合成工艺路线O 前言聚氨酯是现今合成高分子材料中应用较为广泛、用量较大的一大类合成树脂.按其所制得产品的物理形态可分为弹性体、泡沫、涂料、粘结剂等类;1 主要原料聚乙二醇PEGMn=2000g/mol;二异氰酸酯甲苯TDI;1,4-丁二醇BDO;二丁基锡二月桂酸酯DBTDL;2合成路线2NCOC N R2HON COOHR1O**n氨基甲酸酯R2N COOHR3O C NHOO R1O C NHOR2N COH*n-1氨基甲酸酯氨基甲酸酯R2N CONHR4N C NHOO R1O C NHOR2N COHn-1氨基甲酸酯**H H脲脲软段硬段线性聚氨酯硬段在此,我们采用二元醇BDO对预聚体进行扩链反应;扩链反应后所得的聚氨酯中的硬段部分再发生交联反应后就可得到交联聚氨; 预聚反应:交联反应:R 2NCOOH OR 1OCNH OR 2N COOR 3O CNH OOR 1OCNH OR 2NCO H n-1R 2NCO OR 3O CNH O OR 1OCNH OR 2NCO H n-1硬C N O HN H CO R 2聚醚脱水准确称量一定质量的PEG 于500mL 的三口烧瓶中,升温并抽真空,在内温为110~115℃①,真空度的条件下,脱水小时②,然后冷却至50℃以下,放入干燥的仪器内密闭保存备用;说明:①PEG 在125℃会分解,故脱水时温度不能高于此分解温度,应控制在110~115℃;②异氰酸酯与水反应后会使预聚物的粘度增大,进而使预聚物的贮存稳定性显着降低;所以在实验过程中对多元醇等原材料的含水量和环境湿度都有严格要求;合成前要将PEG 加热真空脱水,并对实验仪器进行干燥脱水,反应还要在干燥氮气保护下进行,以避免空气湿度的影响; 预聚反应在干燥三口烧瓶的按配方量①将TDI 溶液滴入已经脱水的PEG 聚醚溶液中②,再加入微量的催化剂DBTDL ③,搅拌均匀后,此时不加热④,自动升温约半小时后到80±5℃⑤,恒温计时反应2h 得到预聚物,密封保存;说明:①配方为: n-NCO/ n-OH=~;若TDI 过少不仅会使得PEG 两端不能都均匀的接上TDI,还会因为游离的TDI 减少,减少了低聚物链段运动空间,从而使得预聚体的粘度增大,影响了预聚体的加工性能和最终制品的物理机械性能;若TDI 过多,游离的TDI 增多,用BDO 扩链时,游离的TDI 会与之反应,使得反应初期粘度急剧升高,导致产品的加工性能变差;②这样使反应分步进行,且反应活性弱,即低聚物多元醇与TDI 的预聚反应有足够的时间进行,反应比较完全,得到的预聚体再与扩链剂反应,这种情况下就比较容易形成大分子的有规律排列;③PEG 的反应活性低,加入催化剂能降低反应活化能,加快反应进程,控制-OH 副反应的发生;由于DBTDL 催化活性大,,故只能加入微量催化剂;硬段交联反应后:④-NCO和-OH反应放热量大△H=100kJ/mol;单纯用异氰酸酯和聚合物多元醇一步法反应,要放出大量的热,使制品内部老化,同时分解放出低分子物质,使制品成泡沫状,制品变成废品;故采用预聚体预聚法,且不需要再加热,生产过程中操作平稳,没有过热现象;⑤在70℃预聚时,温度低,反应不完全,体系的流动性差,表观粘度大,一NCO含量高于理论值,即使反应2.5 h也达不到设计要求;在90℃预聚时,温度过高,NC0基团迅速减少,反应生成的一NHC0—一部分又进一步与未反应的一NCO反应生成脲,使一NCO含量明显低于理论值,体系的粘度也比80℃时的粘度大;故预聚温度控制在80±5℃ ,反应时间为1.5~2 h;扩链反应将PEG和TDI反应得到的预聚体降温至60℃,逐渐滴加入已融化的扩链剂BDO①迅速混合,待温度升至80℃②,停止搅拌,同时抽真空脱去气泡③,发生扩链反应;再降温至40℃加入二丁胺中和,在高速剪切条件下加水乳化30min,得到水性聚氨酯乳液;说明:①得到预聚体后,再采用低分子二元醇类化合物作扩链剂时是逐渐加入的,反应平稳,易于形成硬链段与硬链段及软链段与软链段之问较为有序的排列,大分子间具有较大的相互作用和较好的微相分离程度;②反应温度太低扩链反应会不完全,反应温度过高会进一步发生交联反应,得到超高分子量的聚氨酯;③ BPO接到预聚体两边会生成水,水不仅会与TDI反应,还会阻止平衡向右移动,因此要抽真空脱去气化的水;气泡的存在还会影响后面的成膜,使得膜不光滑甚至会出现破裂,因此脱除气泡尤为重要;成膜反应取表面平整的玻璃板,洗净并置于烘箱中烘干,然后按GB/TI727一92涂膜一般备法制备涂膜;将刷涂好的玻璃板在恒温恒湿的鼓风烘箱中于60℃烘24h①,然后取出至于室温下自然风干;按照GB/T1764一79色漆和清漆涂膜厚度的测定测得涂膜厚度为1nm,再进行测;说明:①温度太低无法达到交联反应所需的温度,达不到所需的交联度;温度太高,会交联过度,得到的薄膜性能较差;3性能测试分子量的控制通过预设一个反应时间,得到聚合物后,通过凝胶渗透色谱GPC测定分子量,以二甲基甲酰胺①为流动相,用一个已知的聚氯醋重均分子量 Mw和数均分子量 Mw作为宽分布标样进行色谱分析,同时根据氰基与羟基的投料比来计算理论的分子量,二者对比,然后根据分子量与反应时间的关系,选定合适的反应时间从而得到分子量为16000g/mol的目标聚氨酯聚合物;;在 740型数据处理机上,把经验校正曲线转化为本实验色潜系统新的校正曲线,再在此校正曲线上测量未知聚氨酯样品的分子量及其分布;最终确定氰基与羟基的投料比为:n-NCO/ n-OH=~;本法的优点是快速,正确,重复性好;说明:①选用二甲基甲酰胺为流动相的目的是它对聚酯溶解性能好,加硝酸纳则可减小凝胶柱对样品的吸附作用;粘度的控制水分来源于聚醚多元醇中所含的水、空气中的湿汽以及反应器具中残留的水分,发生的2个主要副作用是:1与-NCO反应生成脲基使预聚物的粘度增大;2以脲基为支化点进一步与-NCO反应,形成缩二脲支链或交联而使预聚物的稳定性下降甚至发生凝胶;导致预聚物的粘度增大,易产生气泡,流动性差,后期难以与扩链剂混合均匀,最终影响弹性体的力学性能见上图;异氰酸酯与水反应先生不稳定的氨基甲酸,,胺又与TDI反应生成酰脲,脲基进一步与异氰酸酯基反应,生成不快速分解成胺和CO2溶性固体杂质缩二脲;可见反应中水的存在是十分有害的;为确保预聚物的质量,必须严格控制聚醚的含水量,一般要求水的质量分数低于%;实验所用的聚醚含水质量分数初测为%,11O℃下真空脱水1.5 h后下降到%,可以保证实验顺利进行;红外谱图分析FTIR3302cm-1附近有氢键结合的-OH伸缩振动;3211cm-1附近有N-H伸缩振动;3036 cm 附近有苯环中C-H伸缩振动,特征是强度比饱和的C-H键弱,但谱带比较尖锐;2871cm-1附近有-CH的C-H伸缩振动;在1700、1730 cm-1附近存在氨基甲酸酯基团的2特征吸收峰;1721cm-1附近有酯基C=0伸缩振动;1597cm-1附近有苯环C—C骨架伸缩振动;1535cm-1附近有N-H变形振动;1413cm-1叫附近有C-H变角振动;1310cm-1与1 223cm-1附近有氨基甲酸酯0=C-O-的C-O伸缩振动1108cm-1附近有C-0-C伸缩振动的强吸收谱带;异氰酸酯基-N=C=O的反对称伸缩振动在累积双键区2260cm-1附近;成膜性聚合物的成膜性与分子量有关,具体到聚氨酯则还与聚氨酯中硬段含量有关,若聚合物的成膜性不佳,可以通过提高硬段含量来提高成膜性能;此外,要避免反应时水对产物的影响;也可以通过在扩链阶段添加一定的多羟基化合物来改善成膜性能,同时提高膜的强度;对于成膜后膜的性能主要考察弹性体硬度、断裂伸长率、拉伸强度和拉伸模量;4性能比较聚氨酯Mn=16000g/mol与聚乙二醇Mn=16000g/mol薄膜性能的比较拉伸性能好差柔韧性很好一般耐水性差差耐疲劳性好差粘接性能好差硬度低低机械性能差差5 参考文献1赵德仁张慰盛高聚物合成工艺学,化学工业出版,19962 傅明源孙酣经聚氨酯弹性体及其应用,化学工业出版社,20063 谢富春郭福全影响聚醚型聚氨酯弹性体合成的因素,弹性体,2010—10—25,2O5:28~314 张慧波杨绪杰孙向东陈亚东聚氨酯弹性体合成工艺研究,工程塑料应用,20065陈贤苓凝胶色谱法测定聚氨酯分子量及其分布,实验室研究与探索,19906 谢富春朱长春张玉清张应超 PEG型聚氨酯预聚体的研制,化学与粘合,20067 钟一平肖友军聚氨酯弹性体合成研究,南方冶金学院学报,2001-7卢敏。
实验十软质聚氨酯泡沫塑料的制备
实验十软质聚氨酯泡沫塑料的制备实验十:软质聚氨酯泡沫塑料的制备1.引言软质聚氨酯泡沫塑料具有轻质、吸能、隔热、隔音等优异性能,在家具、汽车座椅等领域广泛应用。
本实验旨在通过反应注塑法制备软质聚氨酯泡沫塑料。
2.实验原理软质聚氨酯泡沫塑料的制备主要通过异氰酸酯与多元醇反应生成聚合物,再通过强力搅拌注气形成泡沫结构。
3.实验步骤3.1材料准备:异氰酸酯、多元醇、催化剂、膨胀剂、助剂等。
3.2按一定比例将异氰酸酯和多元醇混合,并加入催化剂,反应生成聚合物。
3.3加入膨胀剂和助剂,并通过强力搅拌注气形成泡沫结构。
3.4将泡沫塑料注入模具,等待固化。
3.5取出固化后的泡沫塑料。
4.实验要点4.1材料的选择:需要选择适合的异氰酸酯、多元醇、催化剂、膨胀剂和助剂。
4.2比例的控制:根据实际需要,控制好异氰酸酯和多元醇的比例。
4.3反应条件的优化:包括反应温度、反应时间和搅拌速度等条件要进行适当优化,以确保反应的进行和泡沫塑料质量的优化。
5.实验结果与讨论通过实验观察软质聚氨酯泡沫塑料的外观、密度、力学性能等指标,对实验结果进行讨论。
6.实验结论软质聚氨酯泡沫塑料可以通过反应注塑法制备,实验中得到的泡沫塑料具有一定的力学性能和外观。
7.实验安全注意事项7.1实验过程中注意佩戴防护手套、眼镜等个人防护装备。
7.2实验操作需在通风条件良好的实验室中进行。
7.3禁止饮食和吸烟。
8.实验误差分析通过对实验过程中可能产生的误差进行分析,探讨实验结果的可靠性和准确性。
列出本实验所依据的相关文献。
以上是关于实验十:软质聚氨酯泡沫塑料的制备的PPT内容要求的一个大致框架,希望能帮到你。
如需更详细的内容,请根据具体情况进行编写。
聚氨酯研发工作总结及计划
聚氨酯研发工作总结及计划背景介绍聚氨酯是一种重要的高分子材料,具有优良的物理和化学性质,广泛应用于建筑、汽车、家具、航空航天等领域。
我所在的团队长期从事聚氨酯研发工作,通过不断的创新和努力,已经取得了一些成果。
本文将对过去一段时间的研发工作进行总结,并提出下一阶段的计划。
一、研发工作总结1. 实验室试验我们通过实验室试验,对不同合成工艺和材料进行了研究,不断改善聚氨酯的性能。
具体的工作包括:- 优化合成工艺:我们通过改变温度、反应时间和反应物浓度等条件,探索最佳的合成工艺。
在过去一段时间,我们成功提高了聚氨酯的强度和韧性。
- 引入新的材料:我们引入了一些新的添加剂和填料,以改善聚氨酯的性能。
通过添加纳米材料,我们成功提高了聚氨酯的导电性能和抗菌性能。
2. 工业应用试验为了验证实验室试验的结果,我们进行了一系列的工业应用试验。
我们与一家汽车制造公司合作,将我们的聚氨酯材料应用于汽车座椅的制造。
结果表明,我们的聚氨酯材料在强度、耐磨性和舒适性方面表现出色,得到了客户的一致好评。
3. 问题分析与解决在研发过程中,我们遇到了一些问题,但我们积极主动地解决了这些问题。
例如,在实验室试验中,我们发现聚氨酯材料的某些性能无法满足要求。
通过仔细分析,我们发现是原材料的质量存在问题,我们及时联系供应商解决了这个问题。
二、下一阶段计划鉴于过去一段时间的成果和经验,我们制定了以下下一阶段的计划:1. 深入研究产品应用我们计划进一步研究聚氨酯在不同领域的应用,特别是在建筑和航空航天领域。
通过与相关企业的合作,推动聚氨酯材料在这些领域的应用,实现技术的转化和产业的发展。
2. 进一步改进合成工艺虽然我们在过去一段时间中改进了合成工艺,但仍有进一步的改进空间。
我们计划通过引入新的催化剂和改变反应条件,提高聚氨酯的合成效率和品质。
3. 探索新材料除了已有的添加剂和填料,我们还希望引入更多新材料,以提高聚氨酯的性能。
我们计划与材料研究机构合作,共同研发新材料,如纳米复合材料和生物可降解材料。
聚氨酯的合成、改性和应用研究的开题报告
聚氨酯的合成、改性和应用研究的开题报告一、研究背景聚氨酯作为一种重要的高分子材料,在合成、改性和应用等方面都具有广泛的研究和应用价值。
聚氨酯具有诸多优越的性能,如良好的物理力学性能、优异的耐热、耐寒能力和抗腐蚀性能等,因此聚氨酯在航空、航天、汽车、建材、涂料等领域中有着广泛的应用。
随着现代化建设的不断推进,聚氨酯的市场需求不断扩大,对聚氨酯的改性和应用研究提出了更高的要求。
因此,本论文将从聚氨酯的合成、改性和应用研究三个方面进行探索和研究,为聚氨酯的开发和应用提供新的思路和方法。
二、研究内容和方法本文将从以下三个方面展开研究:1.聚氨酯的合成研究以聚氨酯的制备技术和工艺条件为研究对象,采用不同的合成方法和不同的反应条件,探索聚氨酯的制备方法和机理,并优化制备过程中的条件参数,以提高聚氨酯的合成效率和品质。
2.聚氨酯的改性研究以聚氨酯的物理性质和化学性质为研究对象,采用不同的改性方法,如引入新的基团、调整反应条件、混入填料等方法,对聚氨酯进行改性,并研究改性对聚氨酯性能的影响、改性机理等方面进行分析。
3.聚氨酯的应用研究以聚氨酯在建材、涂料、粘合剂等领域的应用为研究对象,结合聚氨酯的特性和不同的应用需求,探索聚氨酯在不同领域的应用方法和实际应用效果,并对聚氨酯在不同领域中的应用前景进行展望。
本文将采用文献资料查阅法、实验室合成实验法、物理性能测试法等多种研究方法,以系统、全面的研究方法,来达到聚氨酯的合成、改性和应用研究的目的。
三、研究意义聚氨酯作为一种重要的高分子材料,在各个领域中都有着广泛的应用,因此聚氨酯的合成、改性和应用研究具有重要的意义和价值。
本文旨在从聚氨酯的合成、改性和应用三个方面进行探索和研究,为聚氨酯的开发和应用提供新的思路和方法,为推动化工材料行业的发展做出贡献。
四、研究进度安排1.聚氨酯的合成研究:完成文献资料查阅、实验室试制和实验结果分析等工作。
2.聚氨酯的改性研究:完成文献资料查阅、改性实验设计和改性效果评价等工作。
实验水性聚氨酯的制备
水性聚氨酯的制备实验仪器:异佛尔酮二异氰酸酯,聚丙二醇,二羟甲基丙酸98% ,1,4-丁二醇,二正丁胺,二丁基二月桂酸锡,三乙胺,乙二胺,1-甲基-2-吡咯烷酮,丙酮,无水乙醇,甲苯,4A 分子筛,氯化钙,溴化钾,氯化钠,氢氧化钙,盐酸,溴甲基酚蓝,去离子水实验过程:将适量的聚丙二醇和异佛尔酮二异氰酸酯混合均匀加入250m L 的四口烧瓶中,四口烧瓶带有冷凝管、温度计、恒压滴液漏斗。
启动搅拌器调至合适的转速(800r/min),用油浴加热至85℃恒温反应2h 左右,反应过程中加入溶剂丙酮以降低预聚物的黏度,然后降温至80℃左右,加入6~7 滴催化剂二月桂酸二丁基锡,再将事先配制好的二羟甲基丙酸和1,4-丁二醇混合均匀,加入恒压滴液漏斗中缓慢滴入烧瓶中,维持该温度反应2h,采用二正丁胺法确定异氰酸酯基的理论含量,当达到理论值时,再降温至50℃,加入适量三乙胺反应0.5h,再加入适量的去离子水,高速搅拌(1500r/min)使其乳化,乳化0.5h 后加入乙二胺进行扩链,得到水性聚氨酯乳液,对水性聚氨酯乳液进行减压蒸馏,除去乳液中含有的有机溶剂丙酮,得到不含丙酮的环保型水性聚氨酯乳液。
学长过程:1,干燥PEG。
实验室真空干燥机压力不够,所以我后来也就没干燥。
理论上是要干燥的2,PEG跟IPDI预聚反应2h,温度控制在80-90℃R值我取2.053,加入DMPA(4%)降温至65℃,扩链2.5h。
由于DMPA不好溶,先把DMPA用DMF 溶解再加进去4,降温至55℃,加三乙胺100%中和,30min5,降温至25℃加蒸馏水高速乳化30min水的质量我按PEG:水=1:1.8来加的。
但是制得的乳液有点稠,你试试多加点水预聚跟扩链阶段感觉体系粘稠的难以反应时加点丙酮,这个实验工艺还有很多可以改进的地方,一起加油吧。
聚氨酯合成工艺设计
聚氨酯合成工艺设计聚氨酯是一种重要的高分子材料,广泛应用于建筑、汽车、航空航天、家具等领域。
其中,聚氨酯泡沫材料由于具有良好的隔热、耐腐蚀、吸震、节能、环保等优良特性,已成为建筑节能领域中不可或缺的重要材料。
聚氨酯泡沫材料的制备主要采用聚合物反应法,这种方法的优点是具有高效、稳定的反应过程,制备出的聚氨酯泡沫材料性能稳定、质量可靠。
在制备聚氨酯泡沫材料的过程中,需要充分掌握聚合反应原理、反应条件、催化剂选择、配比比例、反应装置设计等方面的知识,才能真正做到科学合理、高效可控的制备过程。
下面,我们就来详细介绍聚氨酯泡沫材料的制备工艺。
一、反应原理聚氨酯泡沫材料是通过异氰酸酯化学反应制备而成。
在反应过程中,异氰酸酯与多元醇反应,生成聚氨酯的骨架结构,同时在反应中加入催化剂、发泡剂等辅助剂料,可以得到泡沫聚氨酯材料。
反应机理:① 异氰酸酯反应(NCO)+(HO-R-NH)→(NHCOOR-NH)③ 发泡反应二、反应条件反应温度:分为两个阶段,首先高温状态下发生聚合反应,通常反应温度为80℃至100℃,直到混合物达到了“胶状”状态;然后在室温状态下完成发泡反应,反应温度一般为20℃至25℃。
反应时间:根据不同的配比比例、混合速度等条件而定,一般情况下,聚合反应时间为5分钟至10分钟,发泡反应时间为20分钟至30分钟。
三、催化剂的选择聚氨酯泡沫材料制备过程中,会用到催化剂作为反应的辅助材料。
催化剂的选择应根据反应物的种类和比例而定,以保证聚合反应的进行以及材料性能的稳定。
催化剂的主要作用是降低反应温度,缩短反应时间,提高反应效率。
主要催化剂:双酸盐类催化剂:T-9、T-12、T-15等。
有机金属催化剂:DBTDL、咪唑等。
四、配比比例聚氨酯泡沫材料的配比比例受到很多因素的影响,如反应温度、催化剂种类及用量、发泡剂的种类及用量、反应时间等。
一般配比比例如下:异氰酸酯:多元醇:水:催化剂:发泡剂=5:4:1.5-2:0.5-1.5:0.5-1.5五、反应装置设计聚氨酯泡沫材料的反应装置主要由以下几部分组成:反应釜、进料泵、管道、搅拌装置、温控装置、压力传感器等。
聚氨酯的生产工艺
聚氨酯的生产工艺聚氨酯是一种重要的合成聚合物,其生产工艺通常分为四个主要步骤:原材料准备、预聚物制备、聚合反应和产品加工。
下面将详细介绍聚氨酯的生产工艺。
首先是原材料准备。
聚氨酯的主要原料包括二元醇、二元异氰酸酯和链延长剂。
二元醇可以选择乙二醇、丙二醇等较常用的烷基二醇,二元异氰酸酯常用的有TDI (二苯甲酰胺二异氰酸酯)、MDI (二苯甲酰胺二异氰酸酯)等,链延长剂可以选择丙三醇、肉豆蔻醇等。
这些材料需要在一定比例下根据配方准备好。
接下来是预聚物制备。
预聚物是聚氨酯的主要组成部分,它是由二元醇和二元异氰酸酯在催化剂的作用下进行缩聚反应形成的。
在反应过程中,需要控制适当的温度和时间,以确保预聚物的质量和性能。
预聚体是聚氨酯中的短链段,通常以持续流动方式制备。
然后是聚合反应。
聚合反应是将预聚体与链延长剂进行缩聚反应形成聚氨酯的过程,其过程需要在一定的温度和压力下进行,以确保反应的完全性和产物的质量。
在反应过程中,需要添加适量的催化剂、稀释剂等辅助材料,以促进反应的进行。
聚合反应的时间通常较长,需要几个小时至几十个小时。
最后是产品加工。
聚氨酯在聚合反应后会形成块状或液状的物料,根据不同的需求可以选择不同的加工方式。
常用的加工方式包括浇铸、喷涂、涂覆、挤出等。
在产品加工过程中,还需要根据原材料的特性和产品的需求进行相应的调整和控制,以获得所期望的性能和质量。
总结起来,聚氨酯的生产工艺包括原材料准备、预聚物制备、聚合反应和产品加工。
这些步骤需要严格控制工艺参数和原材料的质量,以确保最终产品具有良好的性能和质量。
聚氨酯是一种具有广泛应用前景的材料,在建筑、汽车、电子等领域中得到了广泛的应用。
聚氨酯的合成原理
d. 异氰酸酯的脱二氧化碳缩聚反应
2R-NCO cat R-N=C=N-R + CO2
碳化二亚胺
nOCN-R-NCO
[N=C=N-R]n
聚碳化二亚胺
+ nCO2
6.2.3 聚氨酯树脂合成原理 PU树脂的合成方法分为两大类:一步法、两步法 (预聚体法)。
1. 一步法
由异氰酸酯和醇类化合物直接进行 逐步加成聚合反应以合成聚氨酯的 方法,称为一步法,如已二异氰酸 酯和1,4—丁二醇反应:
第二步,预聚体进行扩链反应和交联反应。
即将分子量不高的预聚体进一步反应生成高分子量 的聚氯酯树脂。如热塑性聚氨酯弹性体,就是先合 成预聚体,再经扩链反应得到高分子量的产物。也 可将扩链后的聚合物再行交联,生成交联结构的聚 氨酯,用作聚氨酯橡胶、泡沫塑料、涂料或粘合剂 等。
2. 1 扩链反应
分子量不高的聚合物,通过末端活性基因的 反应使分子相互连结而增大分子量的过程,称 为扩链,相应的反应称为扩链反应。 如以OCN -----NCO代表预聚体分子,它可以 和二元醇、水、二元胺发生扩链反应。
2.异氰酸酯的自聚反应 a. 芳香族异氰酸酯的二聚反应
O C
=
Ar-NCO
cat
Ar-N C O =
N-Ar
脲啶二酮
b. 异氰酸酯的三聚反应
3R-NCO
cat
O C
=
R-N
O=C N R
N-R
C=O
异氰脲酸酯
c. 异氰酸酯的线型聚合反应
O=
nR-NCO
[N-C]n R
聚酰胺
R为脂肪族或芳香族基团, n值可高达2000
(n+1) HO
OH + (n+2) OCN-R-NCO O O O C NH R NH C ) n O O O C NH R-NCO
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聚氨酯由两相来组成,包括软段和硬段,软段是长链多元醇,硬段是由异氰酸酯和扩链剂构成。
聚氨酯是由异氰酸酯和多元醇反应先生成预聚体,然后与扩链剂反应硫化制得。
有时使用“一步法”来合成聚氨酯以降低成本和增加反应速度。
所谓“一步法”就是将多元醇、异氰酸酯及扩链剂混合,一步反应生成聚氨酯。
对于合成聚氨酯来讲,大家都知道,其所有成份极易吸水,Dupont公司的聚醚在船运期间进行有效干燥,厂家能够直接使用。
在操作期间水分经常偶然进入,因此需脱气工序。
小样品很容易吸取一定量的不利于合成的潮气,因此在实验室任何异氰酸酯反应之前应该脱气。
脱气可将混合时带入的空气排出。
在下面的配方中都采用了脱气或干燥工序。
异氰酸酯
Terathane®可以做为软段材料与通用的二异氰酸酯反应,全球最常用的二异氰酸酯为4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)和甲苯二异氰酸酯(TDI),(2,4-;2,6-TDI 异构体以各种比例混合的混合物)。
Terathane® 也可与特殊的二异氰酸酯反应,例如PPDI,以提高耐磨性能、耐温性能和挠曲疲劳性能。
对于脂肪族二异氰酸酯,参看抗紫外光部分。
其它的二异氰酸酯偶然遇到,它们也可与Terathane®反应,尽管反应速率会有所不同。
硫化剂/扩链剂
在聚氨酯生产中最通用的氢供体是胺类和醇类,当最终产物为弹性体时,通常用的扩链剂为二胺和二醇。
表2 给出的是各种氨基和羟基与苯基异氰酸酯反应的速度。
相对反应速度可以通过催化剂来选择(参看硫化时间和催化剂部分)。
表2 异氰酸酯活性氢载体25℃速度常数80℃活化能kcal/mol 芳香胺10~20 ——
伯羟基2~4
30
8~9
仲羟基
1
15
10
叔羟基
0.01
—
—
水
0.4
6
11
伯硫羟
0.005
—
—
酚
0.01
—
—
脲
—
2
—
羧酸
—
2
—
酰苯胺
—
0.3
—
苯胺基甲酸酯
—
002
16 5
*苯基异氰酸酯在甲苯中,100%的化学计量
*k×104L/mol·s
预聚物的制备
虽然“一步法”生产聚氨酯弹性体有其有利的一面(例如成本低、速度快),但是多数情况下大家愿意选择“预聚法”路线。
一些公司销售预聚体,使用这些预聚体在某些生产上是有好处的。
虽然购买预聚体要比自己合成贵一些,但是它可避免在操作过程中异氰酸酯的挥发,并且
公司可提供对这些材料的服务。
如果准备合成预聚体,下面典型的程序是有帮助的。
(1)加热690g(1.38当量)的Terathane® 1000的聚醚,在90℃下,真空搅拌1~2小时,除去所存在的湿气。
(2)氮气保护下冷却至70℃。
(3)加入435g(3.5当量)的纯MDI。
反应热将使温度升高至80±4℃,保持这个温度1~2小时,确保反应完全。
在没有湿气的存在下,用这种技术生产的预聚体,在室温下可贮存数月。
TDI体系的预聚体制备时通常在较低的温度,TDI在40~45℃,Terathane® 在其通常的贮存温度60~70℃较为合适。
NCO分析
为了获得最好的结果,应测定预聚物的异氰酸酯基含量,一般的程序如下:
(1)称取3.5~6.5g预聚体,放入干燥过的烧瓶
(2)用移液管加入20mL二正丁胺溶液(在容量瓶中338ml二正丁胺用干燥的甲苯稀释到1000ml)。
(3)加入50mL干燥的四氢呋喃
(4)搅拌至均一
(5)加入100mL无水异丙醇
(6)用05ml溴酚兰溶液作指示剂,用1.0N的盐酸溶液滴定至黄色终点(取0.1g 溴酚兰,加1.5ml的1N的NaOH溶液,用蒸馏水稀释至1000mL)。
(7)做一空白试验,然后计算
%NCO = (mLHCl空白-mLHCl样品)/样品重量×4.2
上述配方中,预聚体的NCO含量约为7.75%。