聚氨酯化学讲义与工艺
聚氨酯化学与工艺反应注射成型(RIM)聚氨酯.pptx
2
一寸光阴不可轻
目前聚氨酯RIM一般指两类材料，一类为密度较高从800到 1200千克每立方米以上的外皮密实、内芯气泡较少或基本无泡孔的聚 氨酯材料；另一类是密度在200千克每立方米以上的软质或硬质自结 皮聚氨酯泡沫塑料。
6.1 反应注射成型简介
反应注射成型又称反应注塑模制RIM(Reaction Injection Moulding)，是由分子量不大的齐聚物以液态形式进行计量，瞬间混 合的同时注入模具，而在模腔中迅速反应，材料分子量急骤增加，以 极快的速度生成含有新的特性基团结构的全新聚合物的工艺。
它是集液体输送、计量、冲击混合、快速反应和成型 同时进行为特征的、一步完成的全新加工新工艺，其加工简单、 快捷。
RIM加工技术的优点包括以下几点： ⑴RIM加工技术能量消耗低。它与传统热塑型合成材料加工成
型相比，由于加工时物料为低粘度液体状态，注模压力较低。
1
一寸光阴不可轻
反应放热量大，模温较低，模具的夹持力较少，因此，其设 备和加工费用相对较低。尤其对大型制品的生产尤为突出。
(2)模具强度要求较低。物料呈液体状态注入模具，模腔内压较低， 模具承压能力较传统塑料成型模要低得多。
(3) 所用原料体系比较广泛。该项新工艺除了适用于聚氨酯、聚脲 材料的生产，同时还可以用于环氧树脂、尼龙、双环戊二烯、聚 酯等材料的加工成型。
(4)与传统塑料加工成型法相比，RIM工艺对制备大型制品、形状复杂制 品、薄壁制品更为有利，产品表面质量好，花纹图案清晰，重现性好。
(5)该工艺加工勿需普通塑料热塑成型所需的昂贵的热流道体系，设备费 仅为热塑型结构泡沫塑料成型设备的1/2～1/3，且生产出的制品无成 型应力、成型周期短、生产效率高，尤其对于大批量、大尺寸制品的 生产，生产成本的降低更为明显。
简述聚氨酯生产工艺
简述聚氨酯生产工艺聚氨酯生产工艺是指将聚醚或聚酯类的多元醇与异氰酸酯通过化学反应制得的聚醚型或聚酯型聚氨酯。
聚氨酯具有良好的绝缘性能、耐磨性能、耐腐蚀性能和吸水性能，因此被广泛应用于橡胶、塑料、纺织、涂料、油漆等行业中。
聚氨酯生产工艺主要包括原料制备、反应系统的建立、混合、反应、脱模、加工等环节。
首先，原料制备是聚氨酯生产工艺的第一步。
聚氨酯的原材料主要包括多元醇和异氰酸酯。
多元醇可以是聚醚或聚酯，而异氰酸酯是聚氨酯的硬链段。
多元醇一般通过缩聚反应或醋酸酯化反应制备得到，异氰酸酯则是通过氰酸酯与多元醇反应制得。
其次，反应系统的建立是聚氨酯生产工艺中的关键步骤。
反应系统一般由三个部分组成，即主体骨架、交联剂和催化剂。
主体骨架是聚氨酯的主要成分，交联剂能够增加聚氨酯的强度和硬度，催化剂则可以加快聚合反应的速度。
接下来，混合是聚氨酯生产工艺中的重要环节。
将原料中的多元醇和异氰酸酯按照一定比例混合，在混合过程中需要控制温度和搅拌时间，以确保混合均匀。
然后，反应是聚氨酯生产工艺中的核心过程。
在混合后的原料中加入催化剂，并进行反应。
反应过程中要控制反应的温度、压力和时间，以及催化剂的用量和配比，确保反应的完全进行。
接着，脱模是聚氨酯生产工艺中的下一步。
脱模是指将反应后的聚氨酯从模具中取出。
为了确保聚氨酯的形状和质量，需要注意模具的设计和涂层，以及脱模的速度和方式。
最后，加工是聚氨酯生产工艺中的最后一步。
聚氨酯可以根据需要进行切割、打磨、组装等加工工艺，以得到最终的产品。
总之，聚氨酯生产工艺是一个复杂的过程。
在每个环节中都需要严格控制原料的配比和反应条件，以确保聚氨酯的性能和质量。
随着科技的不断发展，聚氨酯生产工艺也在不断提升，为相关行业的发展提供了更多的可能性。
聚氨酯化学与工艺5化学
聚氨酯化学与工艺5化学聚氨酯化学与工艺5化学聚氨酯（PU）是一种由异氰酸酯和羟基化合物反应生成的弹性材料，具有优异的性能和广泛的应用领域。
在聚氨酯的合成过程中，化学反应起着至关重要的作用，而工艺参数的控制也对产品的性能产生重要影响。
本文将探讨聚氨酯化学与工艺之间的联系，并介绍聚氨酯合成中的一些重要化学反应和工艺参数。
一、聚氨酯的合成化学聚氨酯的合成化学主要涉及异氰酸酯和羟基化合物的反应。
其中，异氰酸酯是主要的反应性化合物，可以通过与多个羟基化合物反应生成聚氨酯。
在合成过程中，异氰酸酯与羟基化合物的比例、反应温度和时间等工艺参数对聚氨酯的性能产生重要影响。
二、聚氨酯的合成工艺在聚氨酯的合成过程中，工艺参数的控制至关重要。
以下是一些重要的工艺参数：1、异氰酸酯与羟基化合物的比例：这个比例对聚氨酯的性能有显著影响。
通常，较高的异氰酸酯含量会导致较高的硬度和强度，但也会降低弹性。
相反，较高的羟基化合物含量会使聚氨酯更柔软，更具弹性。
2、反应温度：反应温度对聚氨酯的性能也有显著影响。
较高的温度可以加速反应，缩短合成时间，但也可能导致聚氨酯分子量的降低。
相反，较低的温度可能会减缓反应速度，但可以获得更高的分子量。
3、反应时间：反应时间对聚氨酯的性能也有重要影响。
较长的反应时间可以获得更高的分子量，但也可能导致聚氨酯分子链的交联。
相反，较短的反应时间可能会获得较低的分子量，但可以避免交联。
此外，其他重要的工艺参数包括溶剂的选择、催化剂的使用和封端剂的添加等。
这些参数对聚氨酯的性能和加工过程都有显著影响，需要在合成过程中进行精确控制。
三、结论聚氨酯的化学与工艺之间存在着密切的联系。
化学反应是聚氨酯合成的基础，而工艺参数的控制则直接影响到聚氨酯产品的性能和质量。
了解聚氨酯的合成化学和掌握重要的工艺参数对于合成高性能、高质量的聚氨酯材料至关重要。
通过深入研究和掌握聚氨酯的化学与工艺，我们可以进一步优化聚氨酯的合成过程，提高产品的性能和质量，同时降低生产成本。
聚氨酯化学和工艺弹性体PPT讲稿
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(4)其它低聚物多元醇
低官能度的聚丙烯酸酯多元醇制得的弹性体具 有良好的耐水和耐紫外光性能。
精制蓖麻油是一种含烯键的植物油多元醇，制 得的弹性体耐水解、成本低，但强度不高。还有苯 乙烯及丙烯腈接枝聚醚多元醇、接枝聚酯多元醇、 聚脲改性聚醚多元醇等。
承载性、透明或半透明、耐臭氧、可灌封、可浇注、硬度范 围广等优点。
聚氨酯弹性体加工方法多样，新技术新品种不断涌现，其 应用前景将十分广阔。
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5.1.2 基本分类
1、按低聚物多元醇原料分，聚氨酯弹性体可分为聚酯型、聚 醚型、聚烯烃型、聚碳酸酯型等，聚醚型中根据具体品种
稳定剂。碳化二亚胺类化合物是重要的水解稳定剂，德 国Bayer公司生产的单碳化二亚胺牌号为Stabaxol-1，聚碳 化二亚胺（PCD）牌号为Stabaxol-P。 (3)阻燃剂等助剂
在特殊场合使用时，配方中需加入具有不同作用 的助剂，如阻燃剂前你正在浏览到的事第二十四页PPTT，共四十八页。
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5.2.1.3 扩链剂及交联剂
用于聚氨酯弹性体的扩链剂比较多，通
常分为二元胺类和醇类。
(1)二胺类扩链剂
浇注型聚氨酯弹性体工艺中普遍使用二胺 扩链剂。芳香族二胺的反应活性低，使得浇注 工艺具有良好的可操作性。浇注型聚氨酯中常 用的、用量最大的是3，3’二氯-4，4’-二苯基甲 烷二胺(亚甲基双邻氯苯胺，MOCA，国外又称 MBCA和MBOCA）。
E-300及E-100
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聚氨酯化学与工艺5化学讲述
7.0 8920
59~63 5.4 38 370 －
9.5 6600
64~70 7.2 34.5 710 70
12.5 5090
71~76 9.7 37.3 720 61
16.0 3885
71~86 11.7 31.7 726 60
30.5 2170
83 15.7 32.4 455 63
在异氰酸酯和聚合物多元醇的反应中， 除了多元醇的品种和分子量等因素外，反应 基团的比例数，即-NCO/-OH的当量数之比 （异氰酸酯指数），决定了生成聚合物的分
二、叔胺催化剂酸碱性对反应活性的影响
在聚氨酯制备反应中，一般很少用酸类催化剂， 酸性催化剂(如苯甲酰氯、无机及有机酸)对氨基甲 酸酯及脲基甲酸酯生成反应有较低的催化作用。但
重要的是它们能抑制缩二脲的生成反应，因而抑制
交联反应。
若聚醚中尚有微量碱(开环聚合用的KOH未 被除去），则与二异氰酸酯反应时，碱金
3、常用种类：有机叔胺类及有机金属化合物。
4、选择性：聚氨酯合成中所采用的催化剂。都是
既能催化与羟基的反应，也能催化与水的反应， 但所有催化剂对这二个反应的催化活性各不相同。 一般，叔胺类催化剂对异氰酸酯与水的反应(即 通常所说的“发泡反应”)的催化效率大于对异
氰酸酯与羟基反应(即所谓所的“凝胶反应”)的
3.5 聚氨酯合成的主要反应
• 3.5.1 异氰酸酯与醇的反应 • 3.5.2 异氰酸酯与苯酚的反应
• 3.5.3 异氰酸酯与水的反应
• 3.5.4 异氰酸酯与羧酸的反应 • 3.5.5 异氰酸酯与胺的反应
• 3.5.6 异氰酸酯与氨基甲酸酯及脲的反应
• 3.5.7 自聚反应
• 3.5.8 异氰酸酯与环氧化合物的反应
《聚氨酯化学》课件
欢迎来到聚氨酯化学课程。在这个课程中，我们将介绍聚氨酯的概念、应用、 反应、结构和性质、改性以及应用展望。让我们开始吧！
பைடு நூலகம்
聚氨酯化学概述
什么是聚氨酯？
聚氨酯是一种人造材料，具有 广泛的应用和出色的性能。它 由异氰酸酯与多元醇在一定条 件下反应而成。
应用领域
聚氨酯可以用于制造高密度泡 沫、弹性体、涂料和胶黏剂等 产品。它还广泛应用于汽车和 家居等领域。
课程总结
聚氨酯化学概述
• 介绍了聚氨酯的定义 和组成
• 列举了聚氨酯的应用领域 • 阐述了聚氨酯的制备方法
聚氨酯的结构与性 质
• 讲解了聚氨酯的分子 结构和性质
• 重点介绍了聚氨酯泡 沫的形成过程
应用与展望
• 列举了聚氨酯的主要 应用领域
• 介绍了聚氨酯的常见 改性方法
• 展望了聚氨酯的未来 发展方向
聚氨酯泡沫形成的过程是一种 气相聚合反应，具有较好的柔 软性和弹性。
聚氨酯的改性及应用展望
1 改性方法
聚氨酯的改性方法包括填充改性、过氧化氢改性、辐射改性、共聚改性等。
2 应用展望
随着科技的进步和需求的不断扩大，聚氨酯的应用领域将会不断拓展。人们将更加注重 聚氨酯材料的环保性、生物可降解性和抗老化性等性能。
3
聚氨酯产品的分离
通过蒸馏、萃取、干燥等手段，分离得到聚氨酯产品。
聚氨酯的结构与性质
聚氨酯的结构
聚氨酯的性质
聚氨酯的结构复杂，由刚性的 异氰酸酯组分和柔软的多元醇 组分交替排列，形成网状结构。
聚氨酯的性能因其结构的不同 而不同。一般来说，聚氨酯具 有优异的强度、弹性、耐磨、 耐腐蚀等性能。
聚氨酯泡沫的形成
聚氨酯化学与工艺4化学
RNCO
RNCO
RNCO
在该特征基团中 N,C,O原子的电负性顺序为O>N>C
氧原子（O）电负性最大，是亲核中心， 可吸引含活性氢化合物分子上的氢原子而生 成羟基，但不饱和碳原子上的羟基不稳定， 重排成为氨基甲酸酯(若反应物为醇)成脲(若 反应物为胺)。
碳原子（C）电子云密度最低，呈较强的 正电性，为亲电中心，易受到亲核试剂的进 攻。
3,3’-二甲基二苯甲烷-4,4‘-二异氰酸酯
0.11 0.11 0.10
3、空间位阻效应
在芳香族二异氰酸酯分子中，假如两个－NCO 基团同时处在一个芳环上，那么其中的一个NCO基 对另一个NCO基反应活性的影响往往是比较显著的。
但是当两个NCO基分别处在同一分子中的不同芳 环上，或它们被烃链或芳环所隔开，这样它们之间 的相互影响就不大，而且随链烃长度的增加或芳环 数目的增加而减小。
CH3
CH2
27
10
CH2
[
CH2
]
6
1
0.5
CH3 NHCOOBu
k2
CH3 +BuOH
NCO
NCO
k4' + BuOH
CH3 NHCOOBu
NCO k4
+BuOH
CH3 NCO
NHCOOBu k2'
+BuOH
NHCOOBu
2,4-TDI中-NCO与-OH反应活性比较 (NCO:OH=1:1)
反应速度常数/(1mol/s)
若异氰酸酯与羟基的反应速度远大于 与脲基、胺基及氨基甲酸酯等的反应速度， 合成的产物基本为线型结构。
若异氰酸酯与脲基、氨基甲酸酯基的反 应速度接近或稍大于与羟基的反应速度， 则产物中的缩二脲键及脲基甲酸酯等交联 结构增加。
聚氨酯化学和工艺原料PPT讲稿
TMP CH3 CH2 C CH2 OH CH2 OH
O CH2CH2OH O CH2CH2OH
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1，4－丁二醇及主要二醇扩链剂的主要性能
名称 主要成分
密度（20℃） 凝固点 水含量 闪点 着火点 固体比热容 液体比热容 熔融潜热
交联剂B
第二、从分子结构上讲，氮原子上所带取代基的空间障
碍越小、催化活性越高。
第三、催化剂的浓度增加，催化活性增加。
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二、有机金属催化剂及其作用机理
对聚氨酯工业最为重要的是有机锡类催化剂。根 据锡原子的化合价，有机锡类催化剂可分为 二价锡类化合物：辛酸亚锡（stannous octoate ）、
H3C
CH2CH2
N CH2
CH2
H3C
CH2CH2
H3C
CH3
N CH2 N
H3C
CH3
pKa 相对催化活性
5.4
23.9
7.4
1.1
10.0
0.7
10.6
0.086
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叔胺类化合物对聚氨酯反应催化活性的大小主要取决 于以下几个因素：
第一、叔胺的碱性大小。其碱性越大，催化活性越 高。当胺分子带有斥电子取代基时。会使氮原子上的 电子云密度增加，碱性提高，催化活性增加；而当连 接吸电子取代基团时，则正好相反。
聚氨酯扩链（交联）剂分类，典型品种及应用
类别
多元醇类 脂环醇类
芳醇类
二胺类
醇胺类 其他
典型品种
乙二醇，丙二醇，1，4－丁二醇， 一缩二乙二醇，丙三醇等
《聚氨酯生产工艺》课件
聚氨酯的性能
物理性能
聚氨酯具有优异的弹性、耐磨、 抗老化等物理性能，可适应不 同环境和应用需求。
化学性能
聚氨酯具有较好的耐酸碱、耐 溶剂等化学性能，可应用于各 种化学介质环境下。
材料力学性能
聚氨酯在机械应力下具有良好 的强度、韧性和耐疲劳性能， 适用于各种工程领域。
聚氨酯的应用案例
建筑领域
聚氨酯作为保温、隔热材料，在 建筑领域广泛应用于屋顶、墙体 和地板等部位。
《聚氨酯生产工艺》PPT 课件
欢迎进入本次关于聚氨酯生产工艺的课件。通过本课件，您将了解聚氨酯的 基本概念、生产工艺、性能以及应用案例。
聚氨酯的基本概念
定义Βιβλιοθήκη 聚氨酯是一种高分子化合物， 由聚合反应形成。具有优异 的物理和化学性能。
分类
聚氨酯根据其结构和应用领 域的不同，可分为弹性体、 硬泡（硬泡板）和硬泡胶三 类。
交通领域
聚氨酯用于汽车制造，如座椅、 汽车内饰以及减震材料，提供更 好的乘坐体验和安全性。
家具领域
聚氨酯常用于家具的填充材料， 提供舒适的座椅和靠背，增加家 具的使用寿命。
总结与展望
1 特点和发展前景
聚氨酯具有多种优异性能和广泛应用，未来 在新材料领域有更广阔的发展前景。
2 未来产业发展方向
加强聚氨酯的绿色生产、高效利用和循环利 用，推动产业可持续发展。
应用领域
广泛应用于建筑、交通、家 具等领域。在汽车制造、建 筑保温材料、家具制造等领 域具有重要地位。
聚氨酯的生产工艺
1
原料准备
选择适合的多元醇、异氰酸酯和助剂，确保原料质量和稳定性。
2
反应体系
了解聚氨酯的反应机理，选择硬韧泡沫体系或柔软泡沫体系，以满足不同应用需 求。
聚氨酯的合成工艺及应用
聚氨酯的合成工艺及应用聚氨酯是一种重要的聚合物材料，其合成工艺繁多，应用领域广泛。
在本文中，我们将着重介绍聚氨酯的合成工艺以及其在各个领域中的应用。
一、聚氨酯的合成工艺1.聚醚型聚氨酯的合成工艺聚醚型聚氨酯的合成主要通过聚醚醇与异氰酸酯反应制得。
首先，将聚醚醇与异氰酸酯按一定的摩尔比例混合，然后在一定的温度下进行反应，生成聚醚型聚氨酯。
这种合成工艺简单易行，产品性能优良，广泛应用于建筑、汽车、医疗等领域。
2.聚酯型聚氨酯的合成工艺聚酯型聚氨酯的合成过程与聚醚型类似，只是反应时所使用的原料不同。
通常是将聚酯醇与异氰酸酯反应制得。
这种类型的聚氨酯具有较好的耐热性和耐化学腐蚀性，适用于制备高性能涂料、粘接剂等。
3.聚氨酯泡沫的合成工艺聚氨酯泡沫的合成主要是通过聚醚醇、异氰酸酯和一定的发泡剂共混，并在一定条件下发生聚合反应，生成聚氨酯泡沫。
该泡沫材料具有较低的密度和良好的隔热、隔音性能，在建筑、交通工具、家具等行业中得到广泛应用。
二、聚氨酯的应用领域1.建筑领域聚氨酯在建筑领域中被广泛应用于保温、防水、防裂等方面。
例如，聚氨酯泡沫可用于制备隔热隔音材料和保温板，聚氨酯涂料可用于屋顶防水涂层、地板涂料等。
2.汽车领域聚氨酯在汽车领域中主要用于制备汽车内饰、座椅、缓冲材料等。
其性能优异，具有良好的弹性和耐磨损性，能够有效提高汽车的舒适性和安全性。
3.医疗领域聚氨酯在医疗领域中被广泛应用于制备医用器械、医用敷料、假体等。
由于聚氨酯具有较好的生物相容性和耐腐蚀性，因此较为适合医疗器械材料。
4.家具领域聚氨酯在家具领域中被用于制备软垫、沙发、床垫等。
其具有良好的弹性和舒适性，因此深受消费者的喜爱。
5.其他领域此外，聚氨酯还被应用于制备运动器材、电子产品外壳、船舶防水涂料、防腐剂等方面。
总之，聚氨酯是一种非常重要且多功能的聚合物材料，其合成工艺繁多，应用领域广泛。
随着技术的不断进步和需求的增长，聚氨酯的应用领域将会更加拓展，为各个领域带来更多的优异性能和价值。
聚氨酯化学与工艺15喷涂聚氨酯脲弹性体ppt课件
• 二、聚脲产品的特点
• 1.不含催化剂，快速固化，可在任意曲面、斜面及垂直 面上喷涂成型，不产生流挂现象，5秒钟凝胶，1分钟即 可达到步行强度。
• 2.对湿气、温度不敏感，施工时不受环境温度、湿度的 影响。（可在冰上施工；在-28℃下施工；可在冰柜中固 化）。
• 3.双组分,100%固含量，不含任何挥发性有机物 （VOC），对环境友好。
保护和缓冲作用。类似的应用还有水上乐园、水 族馆、游泳池等设施的混凝土表面防水、防滑处
理。
• 另外，它还可用于屋顶防水保温层的保护，
如冷库或仓库的屋面需要施工一层厚厚的聚氨酯
泡沫作保温层，在泡沫上再喷涂1~2的聚脲弹性 体，可以起到防水和保护的作用。也可直接进行
厂房屋顶的无接缝防水层施工。
7.1 发展简况及其特点
•
喷涂弹性体（包括聚氨酯、聚氨酯-聚脲、
聚脲）技术是在聚氨酯反应注射成型RIM）技术
的基础上，于上世纪七十年代发展起来的。它继
承了RIM技术的撞击混合原理，却突破了RIM必
须使用模具的局限性，将瞬间固化、高速反应的
特点扩展到一个全新的领域。
•
正如聚氨酯、聚氨酯-聚脲、聚脲RIM技术的
• ①平稳的物料输送系统;
• ②精确的物料计量系统;
• ③均匀的物料混合系统;
• ④良好的物料雾化系统;
• ⑤方便的物料清洗系统。
•
根据以上要求并结合聚氨酯/聚脲RIM技术的
设备工作原理,国外厂家陆续开发出用于喷涂聚脲
弹性体技术的物料输送、计量设备以及用于喷涂的
混合、雾化和清洗设备。目前专家认为美国
Gusmer公司生产的Ｈ系列主机和ＧＸ 7系列喷枪 是本技术开发应用中较为合适的机型。
聚氨酯化学与工艺5化学讲述
• RNCO+NH2-NH2→RNHCONHNHCONHR • RNCO+R′SH→RNHCOSR′
3.6 催化剂、温度及溶剂对反应的影响
在聚氨酯材料的制备过程中，除了原材料规格、 种类及材料本身的化学特点，对反应及产物有影 响外，制备过程中的其它条件，如温度、催化剂 加入与否、溶剂等对反应也有很大的影响。
3.5.1 异氰酸酯与醇的反应
异氰酸酯与含端羟基的聚醇（聚酯、聚醚及其它
多元醇）反应是聚氨酯合成中最常见、最基本的反
应。异氰酸酯基与羟基的反应产物为氨基甲酸酯。
反应式如下：
O H HO
nOCN R NCO + nHO OH
[C N R N C O
]n
硬段：聚氨酯分子主链上由异氰酸酯、扩链剂、交联剂反应所 形成的链段，这些基团内聚能较大、空间体积较大、刚 性较大。
叔胺类催化剂对异氰酸酯与羟基化合物反应的 影响，除了其碱性程度外，还有位阻效应等因素。
一般来说，碱性大、位阻小，则催化能力强。 叔胺对水与异氰酸酯反应的催化活性的影响比 羟基与异氰酸酯反应的催化活性大，故叔胺催化 剂一般用于聚氨酯泡沫制备。
在所有叔胺类催化剂中，三亚乙基二胺是一种结 构特殊的催化剂，由于它是杂环化合物，叔胺N原 子上没有位阻，所以它对发泡反应及凝胶反应都具 有较强的催化性能，是聚氨酯泡沫塑料常用的催化 剂之一，也可用于聚氨酯胶粘剂、弹性体等的制备。
NHCONHCO
利用它与水和羧酸的反应，可以制成水解稳 定剂，在某些聚氨酯生产中，例如聚酯类聚氨酯 中，碳化二亚胺可以和水及具有水解作用的羧酸 进行反应，生成相对稳定的取代脲和酰基脲，从 而阻止水解作用的发生和延续，提高聚酯型聚氨 酯的水解稳定性。
聚氨酯化学与工艺
甲苯二异氰酸酯是最早在聚氨酯材料中使用的异氰酸酯。因其有两个异氰酸酯基团在苯环上所处的位置不同，它有2，4－甲苯二异氰酸酯和2，6－甲苯二异氰酸酯两种异构体。 分子量：174.2 当 量：87.1 官能度：f=2
TDI的规格、物性和质量指标
规格
T-100
T-80
T-65
相对分子量
174.2
产品牌号
外观
－NCO含量/%
粘度（25℃）/mPa·s
特点及典型应用
日本聚氨酯工业株式会社 Millionate MR-100 Millionate MR-200 Millionate MR-300 Millionate MR-400
褐色液体 褐色液体 褐色液体 褐色液体
30.ห้องสมุดไป่ตู้~32.0 30.0~31.5 30.0~31.5 29.0~31.0
o.2
重庆长风化工厂
0.15
大连染料厂
0.10
上海中联化工厂
0.05
合计生产能力25kt/a
上海华谊集团公司
26.00
由BASF、Hunstman、ICI、NPU及国内5家合资，2004年投产
辽宁庆阳化学公司
4.0
在建
淮阴电化厂
2.0
拟建
九江石油化工厂
4.0
拟建
TDI
银光化学工业公司
2.0
1990年已投产
第一节 有机异氰酸酯
一、结构特点
在分子结构中含有异氰酸酯基团(－N＝C＝O）的化合物，均称为异氰酸酯（isocyanate）,其结构通式如下： R－（NCO）n 式中R为烷基、芳基、脂环基等；n＝1、2、3….整数。在聚氨酯材料合成中，主要使用n≥2的异氰酸酯化合物。
聚氨酯化学与工艺
聚氨酯化学与工艺聚氨酯（Polyurethane，简称PU）是一种重要的高分子材料，具有优良的性能和广泛的应用领域。
聚氨酯化学与工艺是指聚氨酯的制备过程以及相关的化学反应机理。
聚氨酯的合成包括两个主要的步骤：聚合和交联。
聚合是通过将异氰酸酯（Isocyanate）与聚醚或聚酯等含有活性氢原子的化合物反应而形成的。
异氰酸酯通常是聚氨酯合成中的一个非常重要的原料，它具有较低的粘度和较高的反应活性。
而聚醚或聚酯是与异氰酸酯进行聚合反应的活性氢化合物。
在聚合过程中，异氰酸酯与活性氢化合物发生缩合反应，生成酰胺键，形成聚合物链。
同时，反应中还生成一些氨基根离子（Aminus）和氰酸根离子（Cminus），这些离子间的相互作用也起到了交联的作用。
除了聚合反应，还有一些辅助反应也会发生。
例如，异氰酸酯与水反应会生成氨，这被称为水解反应。
水解反应通常会导致气泡、变色、变软等不良现象，因此在聚氨酯制备过程中需要控制水分的含量。
聚氨酯制备的工艺也非常重要。
在工业上，聚氨酯通常是通过批量反应或连续反应来制备的。
在批量反应中，将异氰酸酯和活性氢化合物按一定的配比混合并加热反应，直至反应完成。
而在连续反应中，可以通过连续加入原料及连续取出反应产物的方式来实现聚氨酯的连续制备。
聚氨酯制备过程中需要考虑的一些关键参数包括：原料配比、反应温度、反应时间等。
这些参数的合理控制可以影响聚氨酯的性能和质量。
此外，还可以通过添加填料、增塑剂、稳定剂等来改变聚氨酯的性能和应用范围。
总的来说，聚氨酯化学与工艺是探讨以及研究聚氨酯制备过程中所涉及的化学反应以及工艺参数的学问。
通过深入研究聚氨酯化学与工艺，可以更好地理解聚氨酯的合成机理，并在实际应用中对材料的性能进行调控和优化。
聚氨酯（Polyurethane，简称PU）是一种重要的高分子材料，具有优良的性能和广泛的应用领域。
聚氨酯化学与工艺是指聚氨酯的制备过程以及相关的化学反应机理，通过深入研究聚氨酯化学与工艺，可以更好地理解聚氨酯的合成机理，并在实际应用中对材料的性能进行调控和优化。
聚氨酯化学资料
聚氨酯分子的微观结构
软段：大分子多元醇
异氰酸酯 硬段 小分子醇、胺
聚氨酯分子的微观结构
一步法 预聚系数 合成工艺
预聚法
预聚粘度 MDI过量法
聚氨酯分子的微观结构
一步法
聚氨酯分子的微观结构
预聚法
多醇+MT
EG+MT
聚氨酯分子的微观结构
MDI过量法
多醇+所有MDI
EG
R-NCO+R1-NH2
R-NHCONHR
脲
R-NCO+R1R2NH
R-NHCONR1R2
取代脲
异氰酸酯化学反应
3、异氰酸酯与水的反应
RNCO+H2O
慢
R-NHCOOH
快
快
RNH2+CO2
RNH2+RNCO 2RNCO+H2O
R-NHCONH-R
脲
RNHCONHR+CO2
1mol(18g)水与1mol二异氰酸酯（TDI174g或MDI250g）生成1mol（22.4L）CO2 空气中的水分及容器壁附着的水分会使NCO含量降低，使预聚体黏度变大甚至凝胶， 产生的CO2还会使容器涨罐。
异氰酸酯化学反应
4、异氰酸酯与氨基甲酸酯的反应
RNCO + R1-NHCOO-R2
120-140℃
O R1
交联结构
O
R-NH-C-N-C-OR2
异氰酸酯化学反应
自聚反应 二聚：
2ArNCO Ar-N C O
O
C N-Ar
MDI、TDI在室温下可以缓慢产生二聚体，具有邻位取代基的芳香族异氰酸酯， 由于位阻效应，在常温下不能生成二聚体，而MDI由于NCO邻位无取代基， 活性比TDI大，即使无催化剂，室温也有部分单体缓慢自聚成二聚体。
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CH3 OCN NCO
2,6-TDIຫໍສະໝຸດ 甲苯二异氰酸酯是最早在聚氨酯材料中使用 的异氰酸酯。因其有两个异氰酸酯基团在苯 环上所处的位置不同，它有2，4－甲苯二异 氰酸酯和2，6－甲苯二异氰酸酯两种异构体。
分子量：174.2 当 量：87.1 官能度：f=2
目前商业产品有3种规格甲苯二异氰酸酯： TDI的规格、物性和质量指标
③T－100为2,4－TDI含量大于95%的产品，其 2,6－TDI含量甚微，主要用于聚氨酯橡胶、 涂料、纤维等对性能要求较高的产品。
2） 二苯基甲烷-4,4’-二异氰酸酯（MDI）
纯MDI商品是白色至浅黄色固体。其主要化学结 构为4,4’－MDI，此外它还有另外两种异构体：2,4’ －MDI和2,2’－MDI。
OCN
CH2
4,4-MDI NCO NCO
CH2
2,2'-MDI
NCO
NCO CH2
2,4-MDI
NCO
二苯基甲烷－4，4’－二异氰酸酯（4，4diphenylmethane diisocyanate ,MDI）是继 TDI以后发展起来、极其重要的有机异氰酸酯。由于 它含有两个苯环，分子量比TDI大，产品挥发性较小， 蒸气压较低，对人体毒性相对较小，有利于工业安 全防护，故很受聚氨酯工业的欢迎。
二 异 氰 酸 酯 ： T D IM D I H D I N D I P P D I I P D I X D I 等 异 氰 酸 酯
多 异 氰 酸 酯 ： P A P I
（2）异氰酸酯结构
脂肪族HDI 异氰酸酯 脂环族HDI HTDI HMDI等
芳香族TDI MDI PAPI PPDI等
（3）通用型有机异氰酸酯（TDI，MDI） （4）是否黄变
在分子结构中含有异氰酸酯基团(－N＝C＝O） 的化合物，均称为异氰酸酯（isocyanate）,其结构 通式如下：
R－（NCO）n
式中R为烷基、芳基、脂环基等；n＝1、2、3…. 整数。在聚氨酯材料合成中，主要使用n≥2的异氰 酸酯化合物。
二、 异氰酸酯的分类 (Bayer公司产品示例）
（1）异氰酸酯基团数量
T-65 174.2 1.22 251 99.5 65±2 35±2 48.3 约1.33 软泡、粘合剂
等
①T-65为2,4-TDI和2,6-TDI两种异构体比例为 （65±2）%和（35±2）%的混合体，它主要用于 生产软质聚氨酯泡沫塑料。
②T－80为2,4－TDI和2,6－TDI两种异构体比例为 （80±2）%和（20±2）%的混合体，它主要用于 聚氨酯泡沫塑料以及其他聚氨酯产品的生产，是 产量最高、用量最大的甲苯二异氰酸酯。
脂肪族
异氰酸酯 脂环族
聚氨酯原料
芳香族
聚酯多元醇
环氧丙烷聚醚多元醇
低聚物多元醇 聚醚多元醇 四氢呋喃聚醚多元醇
其它聚醚多元醇 其它多元醇
扩链（交联）剂 胺类扩链剂 醇类扩链（交联）剂
催化 剂
叔胺类催化剂 金属有机化合物
阻燃剂
其它配合剂
抗氧剂 紫外线吸收剂
着色剂 增塑剂
第一节 有机异氰酸酯
一、 结构特点
与TDI相比，MDI具有反应速度快、安全系数 较高、节能环保、产品多样化等优点。
分子量：250 当量：125 官能度：f=2 Bayer公司MDI指标
3）多苯基甲烷多异氰酸酯（PAPI）
NCO
NCO
NCO
CH2
CH2 n
(式中，n=0,1,2,3...)
多苯基甲烷多异氰酸酯(polyphenylmethane polyisocyanate ,PAPI)是褐色透明状液体，实际上 它是含有不同官能度的多异氰酸酯混合物。目前国 内外许多厂家和生产都又称其为聚合MDI或粗品 MDI。通常要求MDI应占混合物总量的50%左右。 主要用于制备聚氨酯硬质泡沫塑料、防水材料等制 品。
粘度 （25℃） /mPa·s
特点及典型应用
100~250 100~250 129~300 400~700
反应性较高，喷涂成型，合成木材 典型反应活性，一般硬泡、半硬泡 典型反应活性，一般硬泡、半硬泡 高官能度，特殊硬泡
Bayer AG Desmodur 44V10 Desmodur 44V20 Desmodur 44V40
聚氨酯化学与工艺
精品jing
教学目的及要求
通过本章的学习，了解聚氨酯材料制备 所用原料规格、种类及相关指标，重点了 解聚合物多元醇种类及常用品种，异氰酸 酯种类及常用品种，固化剂种类及品种， 以及催化剂、发泡剂、稳定剂等相关助剂 的种类及各自的特性。
第二章 基本原料
聚氨酯树脂主要的原料是含异氰酸酯基 （NCO）的多异氰酸酯(isocyanate)和含活泼氢的 聚醚(ployether ployol )与聚酯多元醇(polyester ployol)。将以上两种基本原料进行化学改性，这种 改性的多元醇中间体，可制成具有特殊工艺和特殊 物理性能的聚氨酯树脂，从而增加聚氨酯品种与应 用领域。除以上原料外，聚氨酯树脂产品广泛采用 催化剂、交联剂、扩链剂、发泡剂等助剂，可通过 聚氨酯树脂生产工艺、降低成本，延长使用寿命， 增加品种等。
1、非黄变型异氰酸酯 a.亚甲基型（XDI，TMXDI） b.脂肪族和脂环族（HDI，TMHDI，HTDI）
2、黄变型异氰酸酯 芳香族异氰酸酯(TDI、MDI、PAPI)
三、重要的异氰酸酯
1）甲苯二异氰酸酯 (toluene diisocyanate, TDI )
CH3 NCO
NCO 2,4-TDI
规格 相对分子量 密度（20℃）/g/cm3
沸点/℃ 纯度/% ≥ 2,4-体含量/％ 2,6-体含量/％ NCO含量% 蒸汽压（20℃）/Pa 主要用途
T-100 174.2 1.22 251 99.5 ≥97.5 ≤2.5 48.3 约1.33 弹性体
T-80 174.2 1.22 251 99.6 80±2 20±2 48.3 约1.33 C.A.S.E.F
PAPI 典型产品规格
产品牌号
外观
日本聚氨酯工业株式会社
Millionate MR-100 Millionate MR-200 Millionate MR-300 Millionate MR-400
褐色液体 褐色液体 褐色液体 褐色液体
－NCO含 量/%
30.0~32.0 30.0~31.5 30.0~31.5 29.0~31.0