高分子本科毕业论文聚合物多元醇在聚氨酯型微孔弹性体中的应用研究（附答辩记录）.doc

中图分类号： 单位代号：13993 密 级： 学 号：0608063010 本 科 毕 业 论 文题目聚合物多元醇在聚氨酯型微孔弹性体中的应用研究 作 者： 学科专业： 高分子材料与工程 指导教师： 完成日期： 2010.5 南通大学本论文经答辩委员会全体委员审查,确认符合南通大学本科毕业论文质量要求。答辩委员会主任签名：委员签名：指导教师：答辩日期： 原 创 性 声 明本人声明：所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已发表或撰写过的研究成果。参与同一工作的其他同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 签 名： 日 期： 本论文使用授权说明本人完全了解南通大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留论文及送交论文复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容。（保密的论文在解密后应遵守此规定）学生签名： 指导教师签名： 日期： 南通大学毕业设计（论文）立题卡课题表述（简述课题的背景、目的、意义、主要内容、完成课题的条件、成果形式等）聚氨酯(PU)是世界六大发展的合成材料之一，就其应用广度而言，它已跃为诸种合成材料的首位1。它具有优良的物理力学性能、声学性能、电学性能和耐化学性能2-4。硬质聚氨酯泡沫塑料的热导率特别低，是一种新型优质的隔热保温保冷材料，在建筑上的应用越来越广泛。聚合物多元醇也称接枝聚合物多元醇，是在聚醚多元醇或聚酯多元醇中，乙烯基单体通过特殊合成方法得到的一种稳定的乳状分散体系。通过在弹性体中添加聚合物多元醇的含量与添加不同种类的聚合物多元醇来研究聚合物多元醇对微孔弹性体的综合性能有何影响。课题来源社会生产实际课题类别毕业论文该课题对学生的要求有一定实验能力，会使用所需的实验仪器，会查阅文献资料，有一定知识基础的本科毕业生。教研室意见 符合要求，予以立题 教研室主任签名：_ _年_月_日学院意见同意立题（）不同意立题（） 教学院长签名：_ _年_月_日 注：1、此表一式三份，学院、教研室、学生档案各一份。 2、课题来源是指：1.科研，2.社会生产实际，3. 其他。3、课题类别是指：1.毕业论文，2.毕业设计。4、教研室意见：在组织专业指导委员会审核后，就该课题的工作量大小，难易程度及是否符合专业培养目标和要求等内容提出具体的意见和建议。5、学院可根据专业特点，可对该表格进行适当的修改。 南 通 大 学毕 业 论 文 任 务 书题目聚合物多元醇在聚氨酯型微孔弹性体中的应用研究 学 生 姓 名 殷陈绘 学 院 杏林学院 专 业 高分子材料与工程 班 级 高 063 学 号 0608063010 起 讫 日 期 2009.11-2010.5 指导教师 谭恺 职称 工程师 发任务书日期 2009 年 11月 26 日课题的内容和要求在聚氨酯型微孔弹性体中引入不同种不同量的聚合物多元醇，讨论POP的引入量对微孔弹性体的力学性能的影响。测试聚氨酯型微孔弹性体的各种性能：1.抗张强度2.撕裂强度3.断裂伸长率4.硬度通过对上述性能的研究，讨论引入聚合物多元醇对聚氨酯型微孔弹性体的影响。在实验中解决的关键问题是如何制得符合要求的预聚体组分和聚酯多元醇组分和聚醚多元醇组分，进而制得符合要求的聚氨酯型微孔弹性体。课题的研究方法和技术路线根据配方先制备预聚体组分，再制备聚酯多元醇组分和聚醚多元醇组分，两种组分混合，在反应条件下制备符合要求的聚氨酯的微孔弹性体。之后再测其的力学性能。 按照配方要求先制得聚酯型预聚体和聚醚型预聚体，然后将聚醚二元醇和聚酯二元醇分别与POP（xy-0401）混合制得聚醚多元醇组分和聚酯多元醇组分，之后将预聚体和多元醇组分混合生成微孔弹性体，即实验所需的样品，之后进行包括抗张强度、撕裂强度、断裂伸长率、硬度在内的力学性能的测试。基础条件江苏省绿源新材料有限公司是我们的实习基地，它正在进行聚氨酯型微孔弹性体的生产，具有良好的实验条件、实验设备，同时还有生产经验丰富的科研人员，为我们的实验提供了良好的基础条件。 参考文献1孙永泰, 接枝聚醚对聚氨酯泡沫塑料性能的影响J, 塑料助剂,2007,4,26282李俊贤，塑料工业手册一聚氨酯M，化学业出版社,1999,23李绍雄，聚氨酯树脂M，江苏科学技术出版社,1993,4卢子兴，李怀样，田常津，高分子材料科学与工程M，1995,115卢子兴，干律华，谢若泽等，复合材料学报J.1999,16,45486李国忠，于衍真等，高分子材料科学与工程J，1997,13,56587吴一鸣，张庆伟等，聚氨酯工业M，2001,168冯月兰，殷宁，亢茂青，王心葵 ，聚合物多元醇在聚氨酯型微孔弹性体中的应用研究J，化学推进剂和高分子材料，2007,2224 9于良民,王质伟 ,李芳, 接枝聚醚多元醇的合成研究J, 中国海洋大学海洋化学理与工程技术教育部重点实验室,2007,11,283210胡志鹏,聚氨酯硬泡:未来前景广阔的保温节能材料J,聚氨酯,2008,9,252811刘益军, 聚氨酯的助剂J,聚氨酯,2006,3538 12罗钟瑜.聚合物多元醇合成J.黎明化工,1990(1):27.525413郑旭生,修玉英,罗钟瑜.聚合物多元醇的现状及研究进展J.合成材料老化与应用,2003(1):25-28.14封彤波.聚合物多元醇合成硕士学位论文D.天津:天津大学应用化学系,1994.15郭睿威,马骁飞,刘双平,等. 聚醚中聚合物流变行为的研究A.中国聚氨酯工业协会第十次年会论文集C.上海:2000.68.16方道斌,郭睿威,封彤波.聚合物聚醚多元醇J.化工进展，1994(6):21.555917冯月兰,殷宁,亢茂青,等.新型聚醚聚氨酯型微孔弹性体鞋料的制备J.化学推进剂与高分子材料,2005,3(5):28-31.18李茂元.聚合物多元醇的生产技术A. 深圳聚氨酯国际会议论文集C.深圳:2002.27.本课题必须完成的任务制备不同类型的聚氨酯型微孔弹性体测量引入聚合物多元醇的聚氨酯型微孔弹性体的抗张强度、撕裂强度、断裂伸长率、硬度成果形式毕业论文进度计划起讫日期工作内容备 注11.28-12.13查阅资料，开题1.26-2.5准备实验3.5-4.3试验样品的制备4.5-4.15各种性能的测试4.16-5.15完成论文5.25-5.27论文答辩教研室审核意 见 符合要求 教研室主任签名： _ _年_月_日学院意见 教学院长签名： _年_月_日南通大学本科生毕业设计（论文）开题报告姓名殷陈绘学号0608063010专业高分子材料与工程课题名称聚合物多元醇在聚氨酯型微孔弹性体中的应用研究阅读文献情 况国内文献 15 篇开题日期2009.12.15国外文献 5 篇开题地点南通大学化学化工学院一 文献综述与调研报告：（阐述课题研究的现状及发展趋势，本课题研究的意义和价值、参考文献）(一)聚氨酯聚氨酯是聚氨基甲酸酯的简称。凡是在高分子主链上含有许多重复的氨基甲酸酯基团的高分子化合物通称为聚氨酯。由二元或多元异氰酸酯与二元或多元羟基化合物作用而成的高分子化合物。一般，聚氨酯泡沫塑料合成的总反应可用下面的通式表示:聚氨酯可以说是目前节能改造和建筑保温方面最好的材料，硬质聚氨酯塑料具有质量轻、导热系数低、耐热性好、耐老化、容易与其他材料粘结、燃烧不产生溶滴等优异性能。聚氨酯硬质泡沫塑料生产反应过程中不产生副产物。因而体积收缩较小，胶层固化后产生的内应力也比较小，被誉为“第五大塑料”，因其卓越的性能而被广泛应用于国民经济众多领域1-3。聚氨酯各项性能指标都优于传统的XPS、EPS外保温系统。聚氨酯制品分为泡沫制品和非泡沫制品两大类。聚氨酯泡沫塑料在合成过程中伴有复杂的化学变化，影响泡沫结构性能的变化因素非常多。其中不仅涉及异氰酸酯，多元醇与水之间的化学反应，而且也涉及到起泡的胶体化学。泡沫体系的化学反应包括有扩链，起泡与交联等过程。这些反应与参加反应的物质结构、官能度、分子量等均有关系4。通常聚氨酯泡沫塑料是通过在液态聚合物中引入气相，然后经加热或化学方法固化来得到。发泡过程分成3个阶段:首先是液态聚合物内小泡的成核;然后是气泡长大到预定的体积;最后是保持泡体结构的稳定性。最初成核的气泡是球形泡，它随着发泡剂所产生的气体的扩散面快速长大。聚氨酯泡沫塑料又分为软质聚氨酯泡沫塑料和硬质聚氨酯泡沫塑料。软质聚氨酯泡沫塑料，简称聚氨酯软泡，是一种具有一定弹性的柔软性聚氨酯泡沫塑料，它是聚氨酯制品中用量最大的一种聚氨酯产品。硬质聚氨酯泡沫塑料(RPUF)是指在一定负荷作用下不发生明显形变，当负荷过大发生形变后恢复到初始状态的泡沫塑料。它是一种优良的绝热材料和结构材料，在聚氨酯中的消费量仅次于软质聚氨酯泡沫塑料5。 聚氨酯软泡多为开孔结构，具有密度低、弹性回复好、吸音、透气、保温等性能，主要用作家具垫材、床垫、交通工具座椅坐垫等垫材，工业和民用上也把软泡用作过滤材料、隔音材料、防震材料、装饰材料、包装材料及隔热材料等。众所周知,有机多异腈酸以及低聚物多元醇是合成聚氨酯的两大主要原料。助剂用量虽少,却是多数聚氨酯材料的关键原材料6。主原材料和助剂的发展,促进了聚氨酯新材料的开发。聚氨酯的助剂品种很多,从功能上分有催化剂,扩链剂,交联剂(固化剂),阻燃机,发泡剂,泡沫稳定剂,抗氧剂,紫外光吸收剂,抗水解剂,杀菌剂,偶联剂,抗静电剂,脱模剂等等。随着聚氨酯(PU)泡沫塑料产品的迅速发展,各种密度的PU泡沫塑料相应产生,市场需要密度越来越低的PU泡沫。但低密度PU泡沫的压缩负荷较低,而人们希望密度低的泡沫具有高抗压值,因而提出了如何增加泡沫塑料硬度的课题。本文将介绍用接枝聚醚来提高泡沫塑料的硬度的方法。(二) 聚合物多元醇聚合物多元醇也称接枝聚合物多元醇，是在聚醚多元醇或聚酯多元醇中，乙烯基单体通过特殊合成方法得到的一种稳定的乳状分散体系7。其基本组成主要有3种： 作为连续相的基础聚醚；作为分散相的聚合物颗粒，粒径0.110um;接枝改性聚醚多元醇。其中，基础聚醚多为环氧丙烷与环氧乙烷共聚得到的三元醇，五元醇或六元醇，分子量1000-8000不等。乙烯基单体有丙烯晴，苯乙烯，丙烯酸酯类化合物等，最常用的是丙烯腈或与苯乙烯的混合单体。接枝改性聚醚品种较多，其含量虽少，却是重要的组成部分，对颗粒起位阻稳定作用。1 、聚醚多元醇它以石化工业原料：环氧丙烷、环氧乙烷为基础，与二、三官能度含氢化合物为起始剂，经KOH 催化聚合而成的，平均分子量处在10007000 的齐聚化合物。一般，普通软泡聚醚多元醇分子量在15003000 范围，羟值：56110mgKOH/g 之间。高回弹聚醚多元醇分子量在45008000 之间，羟值：2136mgKOH/g 之间8。值得提出的，近几年最新开拓的几个大品种聚醚多元醇对提高聚氨酯软泡的物性、降低密度很有好处。聚合物接枝聚醚多元醇（POP ），它可提高PU 软泡的承载能力、降低密度、提高开孔度、防止收缩大有帮助，用量也与日俱增。 2 、聚酯多元醇早期聚酯多元醇均指己二酸系聚酯多元醇，最大市场是微孔泡沫,应用于鞋底。近几年相继出现新品种，扩大了聚酯多元醇在PUF 的应用面。 3 、其他凡具有活性氢的化合物，均可应用于PUF。根据市场变化及环保要求，充分利用农村产品，合成可生物降解的PU 软泡，是势在必行。POP在聚氨酯(PU)工业中已经有许多应用领域 ，除用来制造高承载(HL)泡沫和高回弹(HR)泡外还可用来制造微孔弹性体、硬泡等PU制品 POP对PU制品物理性能的显著增强作用已被人们所认识，因此国内也有不少制品厂把它作为配方组份加以应用。POP已逐步成为我国PU工业不可缺少的基础原料之一。在过去的l 0年中，国内POP产品从无到有，牌号也逐渐增加，但都属于高AN 比例(ANSt 5050，重量比以下同)的产品，因此，在大块发泡工艺中难免有“烧心”或是泡沫发黄的现象，这与AN比例过高有关9 。为此我们应用FTIR差谱技术对PPG与AN、St的接枝规律进行了较深入的研究，并提出了我们的看法，旨在对POP工业生产提供一些理论依据开发出高比例苯乙烯接枝的POP产品，满足制品工业不同场合的要求。（三）发泡剂发泡剂是聚氨酯泡沫塑料中最重要的一种助剂,发泡剂的种类、数量对聚氨酯泡沫的物理机械性能、泡沫密度、耐温性等有直接影响10。制备聚氨酯泡沫所使用的发泡剂基本上分为两种类型:一种是利用水与异氰酸酯反应放出CO2 作为起泡剂,即化学发泡剂;另一种是选用低沸点化合物,利用泡沫体系的反应热使之汽化发泡,即物理发泡剂。（四）助剂1 、催化剂催化剂对聚氨酯泡沫作用很大，有了它，才能实现室温快速生产。催化剂中主要二大类：叔胺类及金属类催化剂，如三乙烯二胺、五甲基二乙烯三胺、甲基咪唑、-1等均属叔胺类催化剂，而辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡、醋酸钾、辛酸钾、有机铋等属金属类催化剂。现时，开发出各种延迟型、三聚型、复配型、低VOC 值型催化剂，也均是以上各类催化剂为基础的。2、泡沫稳定剂它起着乳化泡沫物料，稳定泡沫和调节泡孔的作用，并增加各组份的互溶性，有助于气泡的形成，控制泡孔的大小及均匀性，促使泡沫张力之平衡，使泡孔壁具有弹性，以留住泡孔，防止塌泡。虽然泡沫稳定剂用量不多，但对PU 软泡的泡孔结构、物理性能、制造工艺都有着重大影响。3、阻燃剂阻燃、防火是人们一直关注的，我国新公布的公共场所阻燃制品及组件燃烧性能要求及标准GB20286-2006中有新的对阻燃性有更高要求，对于阻燃一级泡沫塑料要具：a)、热释放速率峰值250KW/m2；b)、平均燃烧时间30s，平均燃烧高度250mm；c)、烟密度等级（SDR）75；d)、产烟毒性等级不低于2A2级。4、其他其它助剂主要包括：开孔剂、交联剂、防老剂、防雾剂等等，选用时，应考虑助剂对PU 制品性能影响外，还应考虑它的毒性、迁移性、配伍性等问题。 参考文献:1孙永泰, 接枝聚醚对聚氨酯泡沫塑料性能的影响J, 塑料助剂,2007,4,26282李俊贤，塑料工业手册一聚氨酯M，化学业出版社,1999,23李绍雄，聚氨酯树脂M，江苏科学技术出版社,1993,4卢子兴，李怀样，田常津，高分子材料科学与工程M，1995,115卢子兴，干律华，谢若泽等，复合材料学报J.1999,16,45486李国忠，于衍真等，高分子材料科学与工程J，1997,13,56587吴一鸣，张庆伟等，聚氨酯工业M，2001,168冯月兰，殷宁，亢茂青，王心葵 ，聚合物多元醇在聚氨酯型微孔弹性体中的应用研究J，化学推进剂和高分子材料，2007,2224 9于良民,王质伟 ,李芳, 接枝聚醚多元醇的合成研究J, 中国海洋大学海洋化学理与工程技术教育部重点实验室,2007,11,283210胡志鹏,聚氨酯硬泡:未来前景广阔的保温节能材料J,聚氨酯,2008,9,252811刘益军, 聚氨酯的助剂J,聚氨酯,2006,3538 12罗钟瑜.聚合物多元醇合成J.黎明化工,1990(1):27.525413郑旭生,修玉英,罗钟瑜.聚合物多元醇的现状及研究进展J.合成材料老化与应用,2003(1):25-28.14封彤波.聚合物多元醇合成硕士学位论文D.天津:天津大学应用化学系,1994.15郭睿威,马骁飞,刘双平,等. 聚醚中聚合物流变行为的研究A.中国聚氨酯工业协会第十次年会论文集C.上海:2000.68.16方道斌,郭睿威,封彤波.聚合物聚醚多元醇J.化工进展，1994(6):21.555917冯月兰,殷宁,亢茂青,等.新型聚醚聚氨酯型微孔弹性体鞋料的制备J.化学推进剂与高分子材料,2005,3(5):28-31.18李茂元.聚合物多元醇的生产技术A. 深圳聚氨酯国际会议论文集C.深圳:2002.27.19Two-Component High-Solid PolyurethaneCoating Systems Based on Soy PolyolsVijay M. MannariEastern Michigan University*John L. Massingill, Jr.*Texas State University20Pittrich K. , Volkert D. . New generation of polyether based shoe systemsJ . Polyurethane World Congr. Proc. ,1997 ,545- 551.21 Sm ith C P, Reisch JW O, Conno r JM. Journal of Elas tomers and P lastics, 1992,24 (10) : 306.二 本课题的基本内容，预计解决的难题聚合物多元醇也称接枝聚合物多元醇，是在聚醚多元醇或聚酯多元醇中，乙烯基单体通过特殊合成方法得到的一种稳定的乳状分散体系。本课题想要解决的问题是在聚氨酯型微孔弹性体中引入聚合物多元醇，然后考察引入聚合物多元醇之后的微孔弹性体的抗张强度、断裂伸长率、撕裂强度、硬度等性能的变化。本文研究将定位于：1、 POP对聚醚型微孔弹性体的影响2、 POP对聚酯型微孔弹性体的影响预计解决的难题：由于实验设备的限制及对实验配方的估计不足，在制备接枝聚醚时考虑好各方面的影响因素，配方计算准确，取料准确，设备工作正常。对实验过程中出现特殊情况的正确处理会有一定的难度。三 课题的研究方法、技术路线1. 主要原料及规格：聚醚二元醇（D21） 聚酯多元醇（M56）stepan扩链剂（1，4-丁二醇） MDI 水 低不饱和聚醚多元醇（3031k） 催化剂（三乙烯二胺） 表面活性剂（聚硅氧烷） POP（xy-0401）2.研究方法：根据配方制备出符合要求的聚氨酯型微孔弹性体的样品，然后进行力学性能的测试。3.技术路线：按照配方要求先制得聚酯型预聚体和聚醚型预聚体，然后将聚醚二元醇和聚酯二元醇分别与POP（xy-0401）混合制得聚醚多元醇组分和聚酯多元醇组分，之后将预聚体和多元醇组分混合生成微孔弹性体，即实验所需的样品，之后进行包括抗张强度、撕裂强度、断裂伸长率、硬度在内的力学性能的测试。四 研究工作条件和基础 江苏绿源新材料五进度计划起讫日期工作内容12月9日1月15日查阅相关文献，填写任务书1月26日2月5日完成开题报告3月5日4月3日完成初稿4月5日4月15日制备试样并对其进行相关的性能测试4月16日5月15日完成毕业论文5月25日5月27日进行论文答辩论文阶段完成日期文献调研完成日期2月 5日论文实验完成日期4月15 日撰写论文完成日期5月 15日评议答辩完成日期5月27日指导教师评语立意明确，同意本课题的相关研究工作展开。 导师签名： 年 月 日教研室意见符合要求 教研室主任签名： 年 月 日学院意见通过开题（ ）开题不通过（） 教学院长签名： 年 月 日注：1、学院可根据专业特点，可对该表格进行适当的修改。南 通 大 学 毕 业 设 计（论文）题目： 聚合物多元醇在聚氨酯型微孔弹性体中的应用研究 作 者： 殷陈绘 学科专业： 高分子材料与工程 指导教师： 谭恺 南通大学杏林学院2010年5月摘 要本课题制备引入不同种类不同含量的聚合物多元醇的聚氨酯型微孔弹性体，主要对聚合物多元醇在聚氨酯型微孔弹性体中的应用进行了研究，考察了聚合物聚醚多元醇及聚合物聚酯多元醇对聚氨酯型微孔弹性体力学性能的影响。实验结果表明，该类聚合物多元醇的引入可使聚氨酯型微孔弹性体制品的包括抗张强度、撕裂强度、断裂伸长率、硬度在内的力学性能得到较大的改善，在聚合物多元醇的引入量为10份-20份时，聚酯型微孔弹性体的断裂伸长率增加了一倍，而聚醚型微孔弹性体的断裂伸长率几乎无变化，抗张强度为最初的1.5倍。因此该类聚合物多元醇在聚氨酯领域必将有广阔的应用前景。 关键词：聚氨酯型微孔弹性体，聚合物多元醇，聚合物聚酯多元醇，聚合物聚醚多元醇ABSTRACTApplication of polymer polyol in microcellular elastomer(MPUE) was researched. The effects of various polymer polyols(polymer polyether polyol and polymer polyester polyol) on the mechanical properties of MPUE were investigated.The results show that addition of polymer polyols can improve mechanical of MPUE products.When the additive amount of polymer polyol up to benifitting percent(ten percent to twenty percent), the mechanical performance can improve best. The polymer polyols will have broad application prospects in polyurethane industry. Key words: polymer polyol, polymer polyether polyol, polymer polyester polyol, microcellular polyurethane elastomer目录摘 要IABSTRACTII1.1聚氨酯在世界和国内的发展11.2聚氨酯的现状11.3聚氨酯的合成21.4聚氨酯合成产品及应用31.5聚氨酯泡沫塑料主要分类41.6聚氨酯型微孔弹性体概述41.7聚氨酯型微孔弹性体的合成机理41.8聚氨酯弹性体的主要优点6第二章 实验部分72.1实验药品及仪器72.2实验方法72.2.1性能测试方法：72.2.2基础配方：92.2.3 试验方法10第三章 实验结果与讨论113.1 POP含量对聚酯型微孔弹性体的影响113.1.1 POP含量对抗张强度的影响113.1.2 POP含量对硬度的影响113.1.3 POP含量对断裂强度的影响123.1.4 POP含量对断裂伸长率的影响123.2 POP含量对聚醚型微孔弹性体的影响133.2.1 POP含量对断裂强度的影响133.2.2 POP含量对抗张强度的影响133.2.3 POP含量对断裂伸长率的影响14第四章 结论15参考文献16致 谢17第一章 前言聚氨酯,(polyurethane),简称为PU, 是聚氨基甲酸酯的简称,凡是高聚物分子含有许多重复的-NHCOO-基团的高分子化合物统称为聚氨酯。从聚氨酯的分子结构可以看出，分子中的R及R的结构、化学成分，可以是形形色色的。由此得到的排列组合将成千上万，其性质也由R及R的变化而千差万别1-3。有目的地引入各种链节和基团，借以改变高聚物的性能，选择不同的高聚物链段进行连接。一般聚氨酯系二元或多元有机异氰酸酯与多元醇化合物（聚醚多元醇或聚酯多元醇）相互作用而得。根据所用材料官能团的不同，可以制成线型结构和体型结构的高分子聚合物。由于聚合物结构的不同，性能也不一样。利用这种性质，聚氨酯类聚合物可以分别制成塑料、橡胶、纤维、涂料、胶粘剂等。近二十年来，聚氨酯在这几个方面的应用都发展很快，特别是聚氨酯泡沫塑料、聚氨酯橡胶和聚氨酯涂料发展更加迅速。1.1聚氨酯在世界和国内的发展聚氨酯的开发历史应追溯到有机异氰酸酯的合成，有机异氰酸酯是一种不存在于自然界的化合物。德国化学家沃而茨最早于1849年用烷基硫酸盐与氰酸钾进行复分解反应合成了烷基异氰酸酯4。接着于1850年化学家霍夫曼由双-N苯基酰胺化合物成功合成了苯异氰酸酯,弯切尔等人将胺类化合物与光气反应，合成异氰酸酯。后来德国化学家拜耳及其同事们，对异氰酸酯的加聚反应进行研究，发现可以生成各种聚氨酯及聚脲化合物，但实用性还不大5。而后他们发现六亚甲基二异氰酸酯和1.4-丁二醇加聚反应可以制得链状的聚氨酯，产品具有热塑性、可纺性，能制成塑料和纤维，具有毛刷的特性。聚氨酯的首例专利始见于1941年。1952-1954年，拜耳公司又开发了用异氰酸酯和聚酯树酯为原料，采用连续方法生产软质聚酯型聚氨酯泡沫塑料（包括连续生产设备）的技术，并在世界上出售这种技术6。1954年美国孟山郡公司和拜耳公司进行技术合作，成立莫贝公司，从此在美国开始了聚氨酯原料的制造，泡沫体市场也开始慢慢扩大。1.2聚氨酯的现状自进入21世纪以来，聚氨酯的全球年产量突破1000万吨。且每年仍以6%-9%的增长速度发展。我国聚氨酯产量近几年均以10%的速度增长7。这一切均依托聚氨酯合成材料自身独特的化学性能和高科技的应用。今几年来, 聚氨酯工业发展迅猛,特别是聚氨酯泡沫塑料(聚氨酯泡沫塑料是聚氨酯合成材料中最大的品种总产量约占聚氨酯材料的60%), 聚氨酯橡胶, 聚氨酯涂料等工业发展更快. 过去两年中国聚氨酯销售额增长率突破10，专家分析这个增长速度将持续到2008年8。但是缺乏全行业统一规划，企业多为各自出击，布局零乱。特别是TDI和多元醇这两大类产品中存在着比较严重的问题。产品市场的表面繁荣与产业规划的严重不足，是中国聚氨酯工业的特殊现实。近一年多，国际一流聚氨酯企业在中国的投资力度与进度都明确加快。如世界最大的MDI公司美国巴斯夫亨斯曼公司在上海与中石化、上海华谊公司、氯碱化工等几家企业合资建成一条年产16万吨的MDI生产设备9。另外，日本聚氨酯工业公司投资3亿日元（230万美元）在上海建了聚氨酯研究开发中心，旨在开发聚氨酯在汽车部件和绝缘材料方面的应用。日本聚氨酯工业公司明确提出，到2008年它想成为中国聚氨酯市场上的主角。显而易见有此种规划的国外企业绝不止这一家。中国的聚氨酯工业无论在国内还是在国外具有一定竞争实力的企业。烟台万华目前已跻身于世界六大MDI制造商之列10。该企业从上世纪70年代引进了日本的一套万吨级的生产线，其发展的过程充分显示出一个有潜力的产业在拥有了明确的产业定位和必要的资金支持后，能够引爆出来的能量和效益。1.3聚氨酯的合成聚氨酯是不溶于非极性溶剂，具有良好的耐油性、韧性、耐磨性、耐老化性和粘合性。用不同原料可制得适应较宽温度范围 （50-150） 的材料 ，包括弹性体、热塑性树脂和热固性树脂11。高温下不耐水解，不耐碱性介质。聚氨酯泡沫由异氰酸酯（单体）与羟基化合物聚合而成。主要原料为有机异氰酸酯、多元醇化合物和助剂。1用于泡沫塑料的有机异氰酸酯，通常有甲苯二异氰酸酯（简称TDI）、二苯基甲烷二异氰酸酯（简称MDI）等。2多元醇包括聚酯和聚醚两大类。聚酯是二元酸和二元多元醇的缩聚产物。通常采用的二元酸有己二酸、苯酐等有机酸。多元醇一般为乙二醇、丙二醇、丙三醇等。聚醚一般都以多元醇、多元胺聚合而成。聚氨酯一般是由聚酯型多元醇或聚醚型多元醇和异氰酸酯反应合成。用聚酯型多元醇合成的聚氨酯，有比较好的力学性能和热学性能，但是由于这种聚氨酯分子链中含有酯键而容易水解，所以其耐水解性较差12。而用聚醚型多元醇合成的聚氨酯虽然耐水解性较好，但是由于醚键的柔性比较大，这样合成的聚氨酯力学性能和热学性能没有聚酯型多元醇合成的聚氨酯高。3通常用的起始剂有乙二醇、乙二胺、丙三醇、木糖醇、蔗糖、葡萄糖等。助剂主要有：催化剂、发泡剂、泡沫稳定剂、交联剂、阻燃剂、防老剂、填料、颜料等。聚氨酯一般原料为：二苯基甲烷二异氰酸酯（简称MDI），聚醚多元醇（PPG）和助剂（催化剂、稳定剂、发泡剂、阻燃剂等）。聚合方法随材料性质而不同。合成弹性体时先制备低分子量二元醇，再与过量芳族异氰酸酯反应，生成异氰酸酯为端基的预聚物，再同丁二醇扩链，得到热塑弹性体；若用芳族二胺扩链并进一步交联，得到浇铸型弹性体13。预聚物用肼或二元胺扩链，得到弹性纤维；异氰酸酯过量较多的预聚体与催化剂、发泡剂混合，可直接得到硬质泡沫塑料。如将单体、聚醚、水、催化剂等混合，一步反应即可得到软质泡沫塑料。单体与多元醇在溶液中反应，可得到涂料；胶粘剂则以多异氰酸酯单体和低分子量聚酯或聚醚在使用时混合并进行反应。由于聚合物结构不现，性能也不同，利用这一性质，聚氨酯类聚合物可以分别制成塑料、橡胶、纤维、涂料、胶黏剂等，在这二十年来，聚氨酯在这几个方面的应用都发展很快，特别是聚氨酯泡沫塑料，聚氨酯涂料发展更迅速14。1.4聚氨酯合成产品及应用聚氨酯合成时，又可以通过改变原料化学结构、规格、品种等调节配方组合，制出各种性能和用途的终端制品，如导电、导磁、耐高温、耐低温、耐磨、难燃高回弹、慢回弹、高密度、低密度、网状泡沫 水泡沫等制品15，满足国民经济中各个工业领域提出的各种技术要求，因此应用范围十分广泛，几乎渗透到国民经济各部门，特别在家具、床具、运输、冷藏、建筑、绝热等部门使用得十分普遍，已经成为不可缺少材料之一，近年来，又在农业、医药卫生、三废治理、节能、宇宙、飞行、国防军事尖端等领域开辟了新的用途，成为塑料中应用范围最广品种之一。聚氨酯弹性体用作滚筒、传送带、合成皮革、电线电缆和医用人工脏器等；硬质泡沫体用作隔热 、吸音、包装、绝缘、建筑以及低发泡合成木材；软质泡沫体用于车辆、居室 、服装的衬垫16；涂料用于高级车辆、家具、木和金属防护，水池水坝和建筑防渗漏材料，以及织物涂层等。胶粘剂对金属、玻璃、陶瓷、皮革、纤维等都有良好的粘着力。此外聚氨酯还可制成乳液、磁性材料等。泡沫塑料是聚氨酯合成材料的主要品种之一，它的主要特征是具有多孔性，因而相对密度较小，比强度高。根据所用的原料不同和配方的变化，可制成软质、半硬质、硬质聚氨酯泡沫塑料等几种；若按所用的多元醇品种分类又可分为聚酯型和蓖麻油型聚氨酯泡沫塑料等；若按其发泡方法分类又有块状、模塑和喷涂聚氨酯泡沫塑料等类型。1.5聚氨酯泡沫塑料主要分类1硬质聚氨酯泡沫塑料是指在一定负荷作用下不发生明显形变，当负荷过大发生形变后不能恢复到初始状态的泡沫塑料17。它广泛用作保温、建筑和包装材料等。半硬质聚氨酯泡沫主要用作防震缓冲、装饰材料。2.聚酯型软质泡沫塑料聚氨酯软泡有着良好的回弹性，广泛作为缓冲材料，用在家具、床具、交通、包装、纺织品泡沫衬垫、运动器具、家庭用品、过滤材料、医药卫生、建筑绝缘、军事及国防尖端等方面。进入21世纪后又相继开发出阻燃型泡沫、超柔软泡沫、低密度高回弹泡沫、亲油性泡沫、亲水性泡沫以及网状泡沫制品等。近年来，又相继出现低雾化、低湿热变形泡沫、超高回弹泡沫（回弹率70）、低烟、高阻燃高回弹泡沫等。1.6聚氨酯型微孔弹性体概述将乙烯基单体通过自由基聚合反应而合成的接枝聚酯聚合物多元醇(GPOPs) ,应用于聚酯型微孔弹性体中。实验结果表明,这种方法可以有效地改善