第5章(原第6章) 逐步加成聚合物的生产工艺 5.1 概述.ppt

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1、第5章(原第6章)逐步加成聚合物的生产工艺 5.1 概述 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望第第5章章 逐步加成聚合物的生产工艺逐步加成聚合物的生产工艺5.2 聚氨酯（Polyurethane,PU）的合成原理主链中含有氨基甲酸酯基重复结构单元的聚合物氨基甲酸酯基聚氨基甲酸酯（聚氨酯）异氰酸酯，-NCO异氰酸酯基团5.2.1异氰酸酯基的化学反应(1)异氰酸酯与含活泼氢化合物的反应(异氰酸酯的典型反应)第第5章章 逐步加成聚合物的生产工艺逐步加成聚合物的

2、生产工艺第第5章章 逐步加成聚合物的生产工艺逐步加成聚合物的生产工艺各个反应产物中仍含有活泼氢原子可与过量的异氰酸酯进一步发生反应第第5章章 逐步加成聚合物的生产工艺逐步加成聚合物的生产工艺(2)异氰酸酯的自聚反应在适当催化剂作用下，异氰酸酯可以发生自聚反应A.芳香族异氰酸酯的二聚反应脲啶二酮催化剂150室温下缓慢进行叔胺可加速150以上分解第第5章章 逐步加成聚合物的生产工艺逐步加成聚合物的生产工艺B.异氰酸酯的三聚反应脂肪族、芳香族异氰酸酯均可发生叔胺、钾、钠可催化150200时仍很稳定催化剂异氰脲酸酯C.异氰酸酯的线型缩聚反应聚酰胺，n 可达2000三聚反应最重要，可用来制取优质的油漆涂

3、料及耐温、阻燃的泡沫塑料，以及聚氨酯弹性体。第第5章章 逐步加成聚合物的生产工艺逐步加成聚合物的生产工艺5.2.2聚氨酯树脂的合成原理聚氨酯树脂的合成原理单体组分二元(或多元)异氰酸酯化合物二元(或多元)醇化合物(聚酯，聚醚)制造工艺过程一步法两步法（预聚体法，半预聚体法）（1）一步法：异氰酸酯和含活泼氢（如醇类化合物）直接进 行逐步加成聚合反应合成聚氨酯的方法己二异氰酸酯HDI：OCN-(CH2)6-NCO1,4-丁二醇：HO-(CH2)4-OH贝纶纤维第第5章章 逐步加成聚合物的生产工艺逐步加成聚合物的生产工艺粘合剂2,4-甲苯二异氰酸酯TDI三个羟基的支化聚酯泡沫塑料2,4-甲苯二异氰酸

4、酯三个羟基的支化聚酯、聚醚发泡剂（2）两步法：预聚体法第第5章章 逐步加成聚合物的生产工艺逐步加成聚合物的生产工艺第一步 合成预聚体：异氰酸酯基封端的低聚物2 OCN-R-NCO+HO-R-OH=OCN-OCN第二步 预聚体进行扩链反应和交联反应聚氨酯热塑性弹性体聚氨酯橡胶泡沫塑料涂料、粘合剂（3）扩链反应分子量不高的聚合物，通过末端活性基团的反应使分子相互连结而增大分子量的过程称为扩链，相应的反应称为扩链反应。第第5章章 逐步加成聚合物的生产工艺逐步加成聚合物的生产工艺-NCO摩尔量-OH摩尔量 R=（异氰酸指数）R2,封端,不扩链R1/2,封端,不扩链R=1,无限扩链1R2：扩链，端基-N

5、CO0.5R1：扩链，端基-OH（4）交联反应第第5章章 逐步加成聚合物的生产工艺逐步加成聚合物的生产工艺三种形式 A 用多元醇作交联剂的交联反应(带-NCO端基的预聚体)B 利用过量二异氰酸酯的交联反应（加热交联）氨基甲酸酯脲基酰胺-NCO基团可以与基团上的氢原子进行交联反应(需加热到125150才能进行)第第5章章 逐步加成聚合物的生产工艺逐步加成聚合物的生产工艺5.2.3聚氨酯的主要原料及其特性(1)异氰酸酯2,4-甲苯二异氰酸酯，光照变黄。2,6-甲苯二异氰酸酯，光照变黄。TDI-100,TDI-80,TDI-65所得聚氨酯制品物理性能较好，但毒性大。4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯，MD

6、I分子量大，蒸汽压低，毒性小。脂肪族异氰酸酯，光照不变黄。己二异氰酸酯HDI等。第第5章章 逐步加成聚合物的生产工艺逐步加成聚合物的生产工艺(2)多元醇化合物聚醚多元醇：聚环氧乙烷，环氧乙烷/环氧丙烷共聚物起始剂两种羟基：仲羟基，伯羟基（活性高）丙二醇、乙二醇、一缩二乙二醇甘油、三羟甲基丙烷、三乙醇胺季戊四醇、乙二胺二乙烯三胺第第5章章 逐步加成聚合物的生产工艺逐步加成聚合物的生产工艺聚酯多元醇：二元酸与多元醇反应得到，分子量10003000第第5章章 逐步加成聚合物的生产工艺逐步加成聚合物的生产工艺(3)扩链剂与预聚体反应使分子链扩展而增大在聚氨酯大分子链中成为硬段第第5章章 逐步加成聚合物

7、的生产工艺逐步加成聚合物的生产工艺种类3,3-二氯-4,4-二苯基甲烷二胺(4)催化剂：叔胺（三乙胺、三乙醇胺）；有机锡类化合物第第5章章 逐步加成聚合物的生产工艺逐步加成聚合物的生产工艺5.3聚氨酯大分子结构与性能的关系5.3.1聚氨酯的类型(1)线型聚氨酯二元异氰酸酯与短链二元醇反应非常坚硬与结晶性的聚酰胺相似，可制纤维。但逐渐淘汰(2)线型聚氨酯二元异氰酸酯与长链二元醇反应可得到软性的、橡胶状高聚物(3)嵌段型聚氨酯聚酯或聚醚嵌段第第5章章 逐步加成聚合物的生产工艺逐步加成聚合物的生产工艺利用预聚体经扩链反应得到的聚氨酯：聚酯型和聚醚型软段硬段采用二元醇作扩链剂得到氨基甲酸酯硬段采用二元胺作扩链剂得到脲基型硬段由于结构调节能力强，嵌段型聚氨酯用途非常广泛(4)交联型聚氨酯上述聚氨酯交联第第5章章 逐步加成聚合物的生产工艺逐步加成聚合物的生产工艺5.4聚氨酯的性能与应用聚酯型聚氨酯：耐热性、力学强度高于聚醚型聚氨酯。聚醚型聚氨酯：耐低温性能好，更柔软。青岛科技大学功能高分子研究所研制产品青岛科技大学功能高分子研究所研制液晶聚氨酯