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合成聚氨酯用扩链剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2017-3-23 10:46:05
聚氨酯是一种新兴的有机高分子材料,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。

产品应用领域涉及轻工、化工、电子、纺织、医疗、建筑、建材、汽车、国防、航天、航空等。本文从聚氨酯的微观结构开始入手分析,得出聚氨酯的主要性能,然后根据这些性能,列举了四个具体的聚氨酯材料的实际应用:鲨鱼皮泳衣、聚氨酯鞋底、聚氨酯涂料和聚氨酯胶黏剂。

合成聚氨酯的基本原料为异氰酸酯、多元醇、催化剂以及合成聚氨酯用扩链剂等。

(1)异氰酸酯。异氰酸酯一般含有两个或两个以上的异氰酸酯基,异氰酸酯基团很活泼,可以跟醇、胺、羧酸、水等发生反应。目前聚氨酯产品中主要使用的异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯(TDI)、二本基甲烷二异氰酸酯(MDI)和多亚甲基对苯多异氰酸酯(PAPI)。TDI主要用于软质泡沫塑料;MDI可用于半硬质、硬质泡沫塑料机胶黏剂等;PAPI由于含有三个官能度,可用于热固性的硬质泡沫塑料、混炼以及浇注制品。

(2)多元醇。多元醇构成聚氨酯结构中的弹性部分,常用的有聚醚多元醇和聚酯多元醇。多元醇在聚氨酯中的含量决定聚氨酯树脂的软硬程度、柔顺性和刚性。聚醚多元醇为多元醇、多元胺或其他含有活泼氢的有机化合物与氧化烯烃开环聚合而成,具有弹性大、粘度低等优点。这类多元醇用的比较多,特别是应用于软质泡沫塑料和反应注射成型产品中。聚酯多元醇是以各种有机多元酸和多元醇通过酯化反应而得到的。二元酸和二元醇合成的线型聚酯多元醇主要用于软质聚氨酯,二元酸与三元醇合成的支链型聚酯多元醇主要用于硬质聚氨酯。

(3)催化剂。在聚氨酯聚合过程中还需要加入催化剂,以加速聚合过程,一般有胺类和锡类两种,常用的胺类有三乙烯二胺、N-氨基吗啡啉等,锡类有二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡等

(4)合成聚氨酯用扩链剂。常用的合成聚氨酯用扩链剂是低相对分子质量的二元醇和二元胺,它们与异氰酸酯反应生成聚合物中的硬段。常用的扩链剂有乙二醇、丙二醇、丁二醇、己二醇等。二元胺一般都采用芳香族二元胺,如二苯甲烷二胺、二氯二苯基甲烷二胺等。



4,4'-双仲丁氨基三苯基甲烷(MDBA)

聚脲

降低凝胶反应速度,使得用喷涂浇铸技术生产这种高硬度聚合物成为可能。延长的凝胶速度可以改善与基层的粘着性、流动性、涂层之间的结合及表面质量。使用4,4’-双仲丁氨基二苯基甲烷-MDBA作为熟化剂,可显著提高聚合物的抗冲击性能低温性能。


氨酯是指分子结构中含有许多重复的氨基甲酸酯基团的一类聚合物,全称为聚氨基甲酸酯,简称PU。聚氨酯根据其组成的不同,可制成线型分子的热塑性聚氨酯,也可制成体型分子的热固性聚氨酯。

前者主要用于弹性体、涂料、胶黏剂、合成革等,后者主要用于制造各种软质、半硬质、硬质泡沫塑料。

聚氨酯于1937年由德国科学家首先研制成功,于1939年开始工业化生产。其制造方法是异氰酸酯和含活泼氢的化合物(如醇、胺、羧酸、水分等)反应,生成具有氨基甲酸酯基团的化合物。

其中以异氰酸酯与多元醇反应为制造PU的基本反应。反应属于逐步加成聚合,反应过程中没有小分子副产物生成。如异氰酸酯或多元醇之一有三个以上的官能团,则生成立体的网状结构。

聚氨酯的性能,归根结底受大分子链形态结构的影响。特别是聚氨酯弹性体材料,软段和硬段的相分离对聚氨酯的性能至关重要,聚氨酯的独特的柔韧性和宽范围的物性可用两相形态学来解释。聚氨酯材料的性能在很大程序上取决于软硬段的相结构及微相分离程度。适度的相分离有利于改善聚合物的性能。

从微观形态结构看,在聚氨酯中,强极性和刚性的氨基甲酸酯基等基团由于内聚能大,分子间可以形成氢键,聚集在一起形成硬段微相区,室温下这些微区呈玻璃态次晶或微晶;极性较弱的聚醚链段或聚酯等链段聚集在一起形成软段相区。

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