聚氨酯化学资料

聚氨酯化学主讲人：王质伟主要内容1、聚氨酯概述2、PU树脂组成3、异氰酸酯化学反应4、PU分子微观结构一、聚氨酯概述1、定义聚氨酯全称：聚氨基甲酸酯英文：Polyurethane聚氨酯结构：CONHRNHCOOR1On一、聚氨酯概述CONHRNHCOOR1OnNRNCCOO-O-R1-O-+O=C=N-R-N=C=O异氰酸酯H-O-R1-O-H多元醇一、聚氨酯概述2、聚氨酯主要用途PU树脂组成二异氰酸酯活泼氢化合物（聚酯/聚醚，小分子醇，胺类）催化剂溶剂助剂二异氰酸酯CH3NCONCOCH3NCONCOCH2NCONCOCH2NCONCONCOCH3CH3CH2NCOCH3OCN(CH2)6NCO甲苯二异氰酸酯（TDI）二苯基甲烷-4,4’-二异氰酸酯（MDI）二环己基二异氰酸酯（HMDI）异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）1,6-己二异氰酸酯（HDI）二异氰酸酯化合物2,6-TDI2,4-TDITDI-80：80%2,4-TDI，20%2,6-TDITDI-65：65%2,4-TDI，35%2,6-TDITDI-100：100%2,4-TDI，0%2,6-TDI活泼氢化合物COC含有活泼氢的化合物H2NRNH2聚酯多元醇聚醚多元醇小分子二醇EGBGHGTMP等二胺类聚酯多元醇反应原理：RCOOHHOOC+nHOR1OH(n+1)HOR1OCRCOR1OHOOn+2nH2O催化剂需要催化剂的反应：NCO/OH，NCO/H2O有机锡催化剂NCO/OH胺类催化剂NCO/H2O溶剂DMFTOLIPATSKCYCMEK有机溶剂必须是氨酯级溶剂，基本上不含水，消耗1mol的NCO所需溶剂的克数，该值必须大于2500异氰酸酯的化学反应1、异氰酸酯与羟基的反应2、异氰酸酯与胺基的反应3、异氰酸酯与水的反应4、异氰酸酯与氨基甲酸酯的反应5、异氰酸酯的自聚反应异氰酸酯化学反应1、异氰酸酯与羟基的反应RNHCOOR1nOCN-R-NCO+nHO-R1-OH[-CONH-R-NHCO-OR1-O-]n聚氨酯RNCO+R1-OH反应速度：-CH2-OH-CH-OH异氰酸酯化学反应2、异氰酸酯与胺基的反应（常温下快速反应）伯胺基：NH2仲胺基：NHR-NCO+R1-NH2R-NHCONHRR-NCO+R1R2NHR-NHCONR1R2脲取代脲异氰酸酯化学反应3、异氰酸酯与水的反应慢R-NHCOOH快RNH2+CO2RNH2+RNCO快R-NHCONH-R脲2RNCO+H2ORNHCONHR+CO21mol(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。RNCO+H2O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-R2R-NH-C-N-C-OR2OR1O交联结构120-140℃异氰酸酯化学反应自聚反应二聚：2ArNCOAr-NCN-ArCOOMDI、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。聚氨酯分子的微观结构软段：大分子多元醇硬段异氰酸酯小分子醇、胺聚氨酯分子的微观结构合成工艺一步法预聚法MDI过量法预聚系数预聚粘度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+MTEG+MT聚氨酯分子的微观结构MDI过量法多醇+所有MDIEG