聚氨酯泡沫塑料.pptx

聚氨酯泡沫塑料
由两官能团的二元异氰酸酯和二元醇反应：
多元异氰酸酯
多羟基化合物及
端羟基聚醚、聚酯
体形聚氨酯
氨基甲酸酯基团(氨酯键)
+
2. 聚氨酯的反应式
2
异氰酸(O＝C＝NH)分子中的氢原数（R）
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第二节 聚氨酯的主要原料及其特性
(1)异氰酸酯合成
a. 伯胺光气化法：
缺点：毒性大，副反应多。
b. 一氧化碳法：
必须在高温(160-220℃)、高压下进行，需贵金属做催化剂。
1. 异氰酸酯
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a. 甲苯二异氰酸酯(TDI)
甲苯
二硝化，还原
二胺
光气化反应
TDI
2,4—异构体
2,6—异构体
常见的三种TDI混合物为TDI—100、 TDI—80及TDI—65。
用TDI所制得的PU机械性能较好，但TDI其沸点低，毒性较大。
TDI
(2)常用的异氰酸酯
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不同品种TDI的主要性质
2,4—位TDI的活性大于2,6—位
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b. 4,4’—二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)
MDI
MDI易二聚，毒性低，一般在低温下贮存。
c. 多苯基多亚甲基多异氰酸酯(PAPI)
PAPI是粗制MDI，分子量大，沸点高，毒性低。分子中含有较多的异氰酸酯基团，制得的PU交联密度高，链刚性较大。
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a. 聚合型异氰酸酯：毒性小，较稳定，可提高PU的支化及交联度。
(3)一些特殊类型的异氰酸酯
TDI三聚体
TDI与三羟甲基丙烷(TMP)加成物
b. 隐蔽型异氰酸酯：加热可释出异氰酸酯，方便贮存。
氨基甲酸苯酯
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(1)聚醚多元醇
聚醚多元醇常用的是由单体环氧乙烷、环氧丙烷、四氢呋喃开环聚合而成，采用碱性催化剂KOH和醇(或胺) 。
a. 二羟基聚氧化乙烯醚：由丁二醇为起始剂，KOH为催化剂，使环氧乙烷开环聚合而得。
2. 多元醇化合物
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b. 三羟基聚氧化丙烯醚：甘油为起始剂，KOH为催化剂，使环氧丙烷开环聚合得到。
c. 四羟基聚氧化丙烯醚：乙二胺为起始剂，KOH为催化剂，使环氧丙烷开环聚合得到。
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聚醚多元醇分子中端羟基数与起始剂分子中的羟基数相等。
起始剂可以调节聚醚多元醇分子量。
常用聚醚多元醇的种类
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(2)聚酯多元醇
聚酯多元醇通常由二元酸与过量的多元醇反应而成，分子量为1000-3000。聚酯多元醇也可由内酯(如己内酯)开环聚合而得到。
常见聚酯多元醇的组成和用途
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(1)二元醇类
(2)二元胺类
低分子量的脂肪族和芳香族的二元醇，如乙二醇、1,4-丁二醇、三羟甲基丙烷和对苯二酚二羟乙基醚等。
常用的是芳香族胺类，如联苯胺、3,3’-二氯联苯二胺和3,3’-二氯-4,4’-二苯基甲烷二胺(MOCA)。
MOCA
对苯二酚二羟乙基醚

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(1) 叔胺类：三乙胺、三乙醇胺、三亚乙基二胺、丙二胺、N,N-二甲基苯胺等。
催化机理：发生亲核反应，叔胺与R’NCO生成过渡状态络合物，在其它醇分子进攻下生成聚氨酯并释出催化剂叔胺分子。

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(2) 有机锡类化合物:二丁基锡二月桂酸酯、辛酸亚锡等。
a. 采用“胺-有机锡”混合催化剂，调节链增长与发泡反应的速率。
(3) 混合催化剂
b. “协同效应”使催化效果比单一催化剂要提高很多。
(4)其他助剂
制备泡沫塑料中需要发泡剂、泡沫稳定剂等；聚氨酯橡胶需要防老剂、填充剂及硫化剂等。
两类催化制的相对活性
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第三节 聚氨酯大分子结构与性能的关系
二元异氰酸酯+聚酯或聚醚多元醇
预聚体
硬段
软段
a. 软、硬段化学组成、分子量大小及柔性链段比率。
b. R基团的化学组成。
c. 交联密度的大小、交联基团的类型。
PU结构与性能
交联PU
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b. 内聚能：酯基的内聚能大于醚基，所以聚酯二元醇PU链间的作用力较大，耐热性、机械强度较高。
a. 光稳定性： ONC— R—NCO中的R为脂肪族链光稳定性好。
几种基团的内聚能
聚氨酯的结构与性能关系
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c. 存在交联结构赋予PU分子一些独特的性能。
d. 耐热稳定性
耐热性次序为：酯、醚 >> 脲、氨基甲酸酯 >>脲基甲酸酯 、缩二脲
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第四节 聚氨酯泡沫塑料
泡沫塑料是以树脂为基础，采用化学的或物理的方法在其内部产生无数小气孔而制成的塑料。
Mc值 ：体型结构大分子中交联点间的分子量的大小。
Mc↓，交联密度↑ ，泡沫塑料的硬度及机械强度↑。
1. 聚氨酯泡沫塑料的分类及应用
(1)分类
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