个聚氨酯基本概念.pdf

1、读懂70个聚氨酯基本概念读懂70个聚氨酯基本概念1 1、羟值：、羟值：1 克聚合物多元醇所含的羟基(-OH)量相当于 KOH 的毫克数，单位 mgKOH/g。2 2、当量：、当量：一个官能团所占的平均分子量。3 3、异氰酸根含量：、异氰酸根含量：分子中异氰酸根的含量 4 4、异氰酸酯指数：、异氰酸酯指数：表示聚氨酯配方中异氰酸酯过量的程度，通常用字母 R 表示。5 5、扩链剂：、扩链剂：是指能使分子链延伸、扩展或形成空间网状交联的低分子量醇类、胺类化合物。6 6、硬段：、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 7 7、软段：

2、、软段：碳碳主链聚合物多元醇，柔顺性较好，在聚氨酯主链中为柔性链段。8 8、一步法：、一步法：指将低聚物多元醇、二异氰酸酯、扩链剂和催化剂等同时混合后直接注入模具中，在一定温度下 固化成型的方法。9 9、预聚物法：、预聚物法：首先将低聚物多元醇与二异氰酸酯进行预聚反应，生成端 NCO 基的聚氨酯预聚物，浇注时再将预聚物与扩链剂反应，制备聚氨酯弹性体的方法，称之为预聚物法。1010、半预聚物法：、半预聚物法：半预聚物法与预聚物法的区别是将部分聚酯多元醇或聚醚多元醇跟扩链剂、催化剂等以混合物的形式添加到预聚物中。1111、反应注射成型：、反应注射成型：又称反应注塑模制 RIM(Reaction I

3、njection 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。12、发泡指数：12、发泡指数：即把相当于在 100 份聚醚中使用的水的份数定义为发泡指数(IF)。13、发泡反应：13、发泡反应：一般是指有水与异氰酸酯反应生成取代脲，并放出 CO2 的反应。1414、凝胶反应：、凝胶反应：一般即指氨基甲酸酯的形成反应。1515、凝胶时间：、凝胶时间：在一定条件下，液态物质形成凝胶所需的时间。1616、乳白时间：、乳白时间：在 I 区即将结束时，在液相聚氨酯混合

4、物料中即出现乳白现象。该时间在聚氨酯泡沫体生成中称为乳白时间(cream time)。1717、扩链系数：、扩链系数：是指扩链剂组分(包括混合扩链剂)中氨基、羟基的量(单位：mo1)与预聚体中 NCO 的量的比值，也就是活性氢基团与 NCO 的摩尔数(当量数)比值。1818、低不饱和度聚醚：、低不饱和度聚醚：主要针对 PTMG 开发，PPG 的价格，不饱和度降低到 0.05mol/kg,接近PTMG 的性能，采用 DMC 催化剂，主要品种 Bayer 公司 Acclaim 系列产品。1919、氨酯级溶剂：、氨酯级溶剂：生产聚氨酯选用溶剂要考虑溶解力、挥发速度，但生产聚氨酯所用的溶剂，应着重考虑

5、到聚氨酯中重 NC0 基。不能选用与 NCO 基起反应的醇、醚醇娄等溶剂。溶剂中还不能含水、醇等杂质，不能含有碱类物质，这些都会使聚氨酯变质。酯类溶剂不允许含有水分，也不得含有游离酸和醇，它会与 NCO 基反应。聚氨酯所用的酯类溶剂，应采用纯度高的“氨酯级溶剂”。即将溶剂与过量异氰酸酯反应，再用二丁胺测定未反应的异氰酸酯量，检验其是否合用。原则是消耗异氰酸酯多者不适用，因为它表明了酯中所含水、醇、酸三者会消耗异氰酸酯的总值，如果以消耗 leqNCO 基所需要溶剂的克数表示，数值大者稳定性好。异氰酸酯当量低于 2500 以下的不用作聚氨酯溶剂。溶剂的极性对生成树脂的反应影响很大。极性越大，反应越

6、慢，如甲苯与甲乙酮相差 24 倍，此溶剂分子极性大，能与醇的羟基形成氢键而使反应缓慢。聚氯酯溶剂选用芳烃溶剂较好，它们的反应速度比酯类、酮类快，如二甲苯。在双纽分聚氨酯施工时，用酯类和酮类溶剂可延长其使用期.在生产涂料时，选片前面提到的“氨酯级溶剂”，对贮存的稳定件有利。酯类溶剂溶解力强，挥发速度适中，低毒而使用较多，环己酮也多使用，烃类溶剂固溶解能力低，较少单独使用，多与其他溶剂并用。2020、物理发泡剂：、物理发泡剂：物理发泡剂就是泡沫细孔是通过某一种物质的物理形态的变化，即通过压缩气体的膨胀、液体的挥发或固体的溶解而形成的。2121、化学发泡剂：、化学发泡剂：化学发泡剂是那些经加热分解后

7、能释放出二氧化碳和氮气等气体，并在聚合物组成中形成细孔的化合物。2222、物理交联、物理交联：在高聚物软链中有部分硬质链，硬质链在软化点或熔点以下的温度具有与化学交联后的硫化橡胶同样的物理性质的现象。2323、化学交联、化学交联：指在光、热、高能辐射、机械力、超声波和交联剂等作用下，大分子链间通过化学键联结起来，形成网状或体形结构高分子的过程。2424、发泡指数：、发泡指数：把相当于在 100 份聚醚中使用的水的份数定义为发泡指数(IF)。25.25.常用的异氰酸酯从结构上看有哪几类常用的异氰酸酯从结构上看有哪几类?答：脂肪族：HDI，脂环族：IPDI,HTDI,HMDI，芳香族：TDI,MD

8、I,PAPI,PPDI,NDI。26.26.常用的异氰酸酯有哪几种常用的异氰酸酯有哪几种?写出结构写出结构式式 答：甲苯二异氰酸酯(TDI)，二苯基甲烷-4,4-二异氰酸酯(MDI)，多苯基甲烷多异氰酸酯(PAPI)，液化 MDI，六亚甲基二异氰酸酯(HDI)。27.TDI27.TDI-100100 和和 TDITDI-8080 含义含义?答：TDI-100 是指全部由 2,4 结构的甲苯二异氰酸酯组成;TDI-80 是指由 80%的 2，4 结构的甲苯二异氰酸酯和 20%的 2,6 结构组成的混合物。28.TDI28.TDI 和和 MDIMDI 在聚氨酯材料的合成中各有何特点在聚氨酯材料的合

9、成中各有何特点?答：对于 2,4-TDI 和 2,6-TDI 的反应活性。2,4-TDI 的反应活性比 2,6-TDI 高数倍，这是因为，2,4-TDI 中 4 位 NCO 离 2 位 NCO 及甲基较远，几乎无位阻，而 2,6-TDI 的 NCO 受邻位甲基的位阻效应较大，反应活性受到影响。MDI 的两个 NCO 基团相距较远、且周围无取代基，故这两个 NCO 的活性都较大，即使其中一个 NCO 参加了反应，使剩下的 NCO 活性有所下降，总的来说活性仍较大，故 MDI 型聚氨酯预聚体的反应活性比 TDI 预聚体大。29.HDI29.HDI、IPDIIPDI、MDIMDI、TDITDI、ND

10、INDI 中耐黄变哪几种较好中耐黄变哪几种较好?答：HDI(属于不变黄脂肪族二异氰酸酯)，IPDI(制成的聚氨酯树脂具有优秀的耐光学稳定性和耐化学药品性，一般用于制造高档不变色的聚氨酯树脂)。30.MDI30.MDI 改性的目的及常用的改性方改性的目的及常用的改性方法法 答：液化 MDI：改性目的：液化纯 MDI 是经过液化改性的 MDI，它克服了纯 MDI 的一些缺陷(常温下固体，使用要融化,多次加热影响性能)，也为 MDI 基聚氨酯材料性能的提高和改善提供了进行大范围改性的基础。方法：氨基甲酸酯(urethane)改性的液化 MDI。碳化二亚胺(carbodiimide)和脲酮亚胺(ure

11、tonimine)型改性液化 MDI。31.31.常用的聚合物多元醇有哪几类常用的聚合物多元醇有哪几类?答：聚酯多元醇，聚醚多元醇 32.32.聚酯多元醇工业生产方法主要有几种聚酯多元醇工业生产方法主要有几种?答：A、真空熔融法 B、载气熔融法 C、共沸蒸馏法 33.33.聚酯、聚醚多元醇的分子主链上有哪些特殊结构聚酯、聚醚多元醇的分子主链上有哪些特殊结构?答：聚酯多元醇：在分子主链上含有酯基，在端基上具有羟基(-OH)的大分子醇类化合物。聚醚多元醇：在分子主链结构上含有醚键(-O-)、端基带有(-OH)或胺基(-NH2)的聚合物或齐聚物。34.34.根据特性聚醚多元醇分几类根据特性聚醚多元醇

12、分几类?答：高活性聚醚多元醇，接枝型聚醚多元醇，阻燃型聚醚多元醇，杂环改性聚醚多元醇，聚四氢呋喃多元醇。35.35.根据起始剂分普通聚醚有几种根据起始剂分普通聚醚有几种?答：聚氧化丙烯二醇，聚氧化丙烯三醇，硬泡聚醚多元醇，低不饱和度聚醚多元醇。36.36.端羟基聚醚和端胺基聚醚有何区别端羟基聚醚和端胺基聚醚有何区别?端胺基聚醚是端羟基被胺基取代的聚氧化丙烯醚。37.37.常用常用的聚氨酯催化剂有哪几类的聚氨酯催化剂有哪几类?各包括哪几个常用品种各包括哪几个常用品种?答：叔胺类催化剂，常用品种有：三亚乙基二胺，二甲基乙醇胺，N-甲基吗啡啉，N,N-二甲基环已胺 金属烷基化合物，常用品种有：有机锡

13、类催化剂，可分为辛酸亚锡，油酸亚锡，二丁基锡二月桂酸酯。38.38.常用聚氨酯扩链剂或交联剂有哪些常用聚氨酯扩链剂或交联剂有哪些?答：多元醇类(1,4-丁二醇)，脂环醇类，芳醇类，二胺类，醇胺类(乙醇胺，二乙醇胺)39.39.异氰酸酯的反应机异氰酸酯的反应机理理 答：异氰酸酯与活泼氢化合物的反应，就是由于活泼氢化合物分子中的亲核中心进攻 NCO 基的碳原子而引起的。反应机理如下：40.40.异氰酸酯结构如何影响异氰酸酯结构如何影响 NCONCO 基团的反应活性基团的反应活性?答：A.R 基的电负性：若 R 基为吸电子基，-NCO 集团中 C 原子电子云密度更加降低，更容易受到亲核试剂的进攻，即

14、更容易和醇类、胺类等化合物进行亲核反应。若 R 为供电子基，通过电子云传递，将会使-NCO 基团中 C 原子的电子云密度增加，使它不容易受到亲核试剂的进攻，它与含活泼氢化合物的反应能力下降。B.诱导效应：由于芳香族二异氰酸酯中含有两个 NCO 基团，当第一个-NCO 基因参加反应时，由于芳环的共轭效应，未参加反应的-NCO基团会起到吸电子基的作用，使第一个 NCO 基团反应活性增强，这种作用就是诱导效应。C.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

15、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。41.41.活泼氢化合物种类与活泼氢化合物种类与 NCONCO 反应活反应活性性 答：脂肪族 NH2芳香族 NH2伯醉 OH水仲 OH酚 OH羧基取代脲酰胺氨基甲酸酯。(若亲核中心的电子云密度越大，其电负性越强，它与异氰酸酯的反应活性则越高，反应速度也越快;反之则活性低。)42.42.羟基化合物对其与异氰酸酯反应活性的影羟基化合物对其与异氰酸酯反应活性的影响响 答：活泼氢化合物(ROH 或 RNH2)的反应性与 R 的性质有关，当 R 为吸电子基(电负性低)，则氢原子转

16、移出困难，活泼氢化合物与 NCO 的反应较为困难;若 R 为供电子取代基，则能提高活泼氢化合物与 NCO 的反应活性。43.43.异氰酸酯与水的反应有何用异氰酸酯与水的反应有何用途途 答：是制备聚氨酯泡沫塑料的基本反应之一。它们之间的反应首先生成不稳定的氨基甲酸，然后分解成 CO2 和胺，如果异氰酸酯过量，生成的胺会和异氰酸酯反应生成脲。44.44.在聚氨酯弹性体制备时，聚合物多元醇含水量应严格控在聚氨酯弹性体制备时，聚合物多元醇含水量应严格控制制 答：对于弹性体、涂料、纤维中要求不能有气泡，所以原料中的含水量必须严格控制，通常要求低于 0.05%。45.45.胺类、锡类催化剂对异氰酸酯反应的催化作用区胺类、锡类催化剂对异氰酸酯反应的催化作用区别别 答：叔胺类催化剂对异氰酸酯与水的反应催化效率大，而锡类催化剂对异氰酸酯与羟基反应的催化效率大。46.46.为什么聚氨酯树脂可以看作是一种嵌段聚合物，链段结构有何特点为什么聚氨酯树脂可以看作是一种嵌段聚合物，链段结构有何特点?答：因为在聚氨酯树脂的链段是有硬段和软段组成，硬段是指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