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聚氨酯化学,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：,一、聚氨酯概述,-O-R1-O-,+,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,OCN(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-TDI,2,4-TDI,TDI-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,含有活泼氢的化合物,聚酯多元醇,聚醚多元醇,小分子二醇 EG BG HG TMP等,二胺类,聚酯多元醇反应原理：,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,DMF,TOL IPA TSK CYC MEK,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,RNHCOOR1,n,OCN-R-NCO,+,n,HO-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：NH,R-NCO+R1-NH2,R-NHCONHR,R-NCO+R1R2NH,R-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+CO2,RNH2+RNCO,快,R-NHCONH-R,脲,2RNCO+H2O,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。,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-R2,R-NH-C-N-C-OR2,O,R1,O,120-140,异氰酸酯化学反应,自聚反应二聚：,2ArNCO,Ar-N,C,N-Ar,C,O,O,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。,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+MT,EG+MT,聚氨酯分子的微观结构,MDI过量法,多醇+所有MDI,EG,