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文档简介
1、1、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、当量:一个官能团所占的平均分子量。3、异氰酸根含量:分子中异氤酸根的含量4、异氰酸酯指数:表示聚氨酯配方中异氤酸酯过量的程度,通常用字母R表示。5、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、硬段:聚氨酯分子主链上由异氤酸酯、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、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、一步法:指将低聚物多元醇、二异氤酸酯、扩链剂和催化剂等同时混合后直 接注入模具中,在一
2、定温度下固化成型的方法。9、预聚物法:首先将低聚物多元醇与二异氤酸酯进行预聚反应,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。10、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。11、反应注射成型:又称反应注塑模制RIM(Reaction Injection 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:即把
3、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:一般是指有水与异氤酸酯反应生成取代脲,并放出CO2的反 应。14、凝胶反应:一般即指氨基甲酸酯的形成反应。15、凝胶时间:在一定条件下,液态物质形成凝胶所需的时间。16、乳白时间:在I区即将结束时,在液相聚氨酯混合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)。17、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。18、低不饱和度聚酪主要针对PTMG开发,PPG的价格,不饱和
4、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。19、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”。即将溶剂与过量异氤酸酯反 应,再用二丁胺测定未反应的异氤酸酯量,检验其是否合用。原则是消耗异氤酸 酯多者不适用,因为它表明了酯中所
5、含水、醇、酸三者会消耗异氤酸酯的总值, 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。异氤酸酯当量低于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。2
6、0、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。21、化学发泡剂:化学发泡剂是那些经加热分解后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。22、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。23、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。24、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、常用的异氧酸酯从结
7、构上看有哪几类?答:脂肪族:HDI,脂环族:IPDI,HTDI,HMDI,芳香族:TDI,MDI,PAPI,PPDI,NDI。常用的异氧酸酯有哪几种?写出结构式答:甲苯二异氤酸酯(TDI),二苯基甲烷-4,4-二异氤酸酯(MDI),多苯基甲烷多异 氤酸酯(PAPI),液化MDI,六亚甲基二异氤酸酯(HDI)。TDI-100 和 TDI-80 含义?答:TDI-100是指全部由2,4结构的甲苯二异氤酸酯组成;TDI-80是指由80%的 2, 4结构的甲苯二异氤酸酯和20%的2,6结构组成的混合物。TDI和MDI在聚氨酯材料的合成中各有何特点?答:对于2,4-TDI和2,6-TDI的反应活性2,4
8、-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。HDI、IPDI、MDI、TDI、NDI中耐黄变哪几种较好?答:HDI(属于不变黄脂肪族二异氤酸酯),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)。
9、MDI改性的目的及常用的改性方法答: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(uretonimine)型改性液化MDI。常用的聚合物多元醇有哪几类?答:聚酯多元醇,聚醚多元醇.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.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
10、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。根据特性聚醚多元醇分几类?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,聚四氢吠喃多元醇。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。端羟基聚醚和端胺基聚醚有何区别?端胺基聚醍是端羟基被胺基取代的聚氧化丙烯醍。37 .常用的聚氨酯催化剂有哪几类?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-甲基吗啡琳, N,N
11、-二甲基环己胺金属烷基化合物,常用品种有:有机锡类催化剂,可分为辛酸亚锡,油酸亚锡, 二丁基锡二月桂酸酯。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)异氧酸酯的反应机理答:异氤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:8 8 8RN=C=OrH-R;5H 0八厂I II|RN二C顼DH| R-N-C-JRi迁;林中祥胶粘剂网异氧酸酯结构如何影响NCO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
12、亲核试剂的进攻,即更容易和醇类、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:由于芳香族二异氤酸酯中含有两个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:在芳香族二异氤酸酯分子中,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
13、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。活泼氢化合物种类与NCO反应活性答: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,它与异氤酸酯的 反应活性则越高,反应速度也越快;反之则活性低。)羟基化合物对其与异氤酸酯反应活性的影响答: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。异氧酸
14、酯与水的反应有何用途答: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,如果异氤酸酯过量,生成的胺会和异氤酸酯 反应生成脲。在聚氨酯弹性体制备时,聚合物多元醇含水量应严格控制答: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%。胺类、锡类催化剂对异氧酸酯反应的催化作用区别答:叔胺类催化剂对异氤酸酯与水的反应催化效率大,而锡类催化剂对异氤酸酯 与羟基反应的催化效率大。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
15、由异氤酸酯、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。而软段是指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。影响聚氨酯材料性能的因素有哪些?答:基团的内聚能,氢键,结晶性,交联度,分子量,硬段,软段.聚氨酯材料分子主链上软段、硬段各来自哪些原料答:软段由低聚物多元醇(聚酯、聚醚二醇等)组成,硬段由多异氤酸酯或其与小 分子扩链剂组成。49 .软段、硬段如何影响聚氨酯材料的性能? 答:软段:(1)软段的分子量:假定聚氨酯分子量相同,其软段若为聚酯,则聚 氨酯的强度随着聚酯二醇分子量的增加而提高;若软段为聚醚,则聚氨酯的强度 随聚醚二醇分子量的增
16、加而下降,不过伸长率却上升。(2)软段的结晶性:对线 性聚氨酯链段的结晶性有较大的贡献。一般来说,结晶性对提高聚氨酯制品的性 能是有利的,但有时结晶会降低材料的低温柔韧性,并且结晶性聚合物常常不透 明。硬段:硬链段通常影响聚合物的软化熔融温度及高温性能。芳香族异氤酸酯制备 的聚氨酯由于硬段含刚性芳环,因而使其硬段内聚强度增大,材料强度一般比脂 肪族异氤酸酯型聚氨酯的大,但抗紫外线降解性能较差,易泛黄。脂肪族聚氨酯 则不会泛黄。聚氨酯泡沫分类答:(1)硬泡及软泡,高密度及低密度泡沫,聚酯型、聚醚型泡沫,TDI 型、MDI型泡沫,聚氨酯泡沫及聚异氤脲酸酯泡沫,一步法及预聚法生产, 连续法及间歇法生
17、产,块状泡沫和模塑泡沫。泡沫制备的基本反应答:是指-NCO 与-OH、-NH2、H2O的反应,与多元醇反应时,发泡过程中的“凝 胶反应”一般即指氨基甲酸酯的形成反应。因为泡沫原料采用多官能度原料,得 到的是交联网络,这使得发泡体系能够迅速凝胶。在有水存在的发泡体系中,产生发泡反应。所谓“发泡反应”,一般是指有水与 异氤酸酯反应生成取代脲,并放出CO2的反应。气泡的成核机理原料在液体中反应或依靠反应生产的温度产生气体物质并使气体挥发。随着反应 的进行和反应热量的大量产生,气体物质的发生量和挥发量不断增加。气体浓度 增加超过饱和浓度后,在溶液相中开始形成维系的气泡并上升。泡沫稳定剂在聚氨酯泡沫制备
18、中的作用答:具有乳化作用,使泡沫物料各组分间的互溶性增强;加入有机硅表面活性剂后, 由于它大大降低了液体的表面张力Y,气体分散时所需增加的自由能减少,使 分散在原料中的空气在搅拌混合过程中更易成核,有助于细小气泡的产生,提高 了泡沫的稳定性。54 .泡沫的稳定机理答:加入适当的表面活性剂有利于生成细微的气泡分散体。开孔泡沫与闭孔泡沫的形成机理答:开孔泡沫形成机理:大多情况是在气泡内产生最大压力时由于凝胶反应形成 的泡孔壁强度不高,不能承受气体压力升高引起的壁膜拉伸,气泡壁膜便被拉破, 气体从破裂处逸出,形成开孔泡沫。闭孔泡沫形成机理:对于硬泡体系,由于采用多官能度、低分子量的聚醚多元醇 与多异
19、氤酸酯反应,凝胶速度相对较快,在泡孔内气体不能挤破泡壁,从而形成 以闭孔为主的泡沫塑料。物理发泡剂与化学发泡剂发泡机理答: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。化学发泡剂:化学发泡剂是那些经加热分解后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。软质聚氨酯泡沫的制备方法答:一步法和预聚体法 预聚体法:即先由聚醚多元醇和过量的TDI反应,制成含有游离NCO基的预聚 体,后与水、催化剂、稳定剂等混合制成泡沫。一步法:各种原料通过计算直 接进入混合头混合,一步制造泡沫塑料,可分为连续式和间歇式。
20、水平发泡与垂直发泡的特点答:水平发泡特点:边膜提升法:该方法在原始水平发泡机基础上增加了向上牵 引侧纸装置,使泡沫边缘与中部同步上涨发泡,从而制得接近平顶的泡沫块。平 衡压板法:特点是采用了顶纸和顶部盖板。溢流槽法:特点是采用溢流槽和传送 带降落板。垂直发泡特点:可以用较小的流量得到大截面积的泡沫块料,而通常用水平发泡 机要得到同样截面的块料,流量水平要比垂直发泡大35倍;由于泡沫块横截面 大,不存在上下表皮,边皮也较薄,因而大大减少了切割损失设备占地面积小, 厂房高度约1213m,厂房和设备投资费用较水平发泡工艺的低;可以方便地通 过更换料斗及模型,可生产圆柱形或矩形泡沫体,特别是可生产供旋
21、切的圆块泡 坯料。软泡制备原料选择基本要点答:多元醇:用于普通块状泡沫的聚醚多元醇,分子量一般为30004000,以 聚醚三醇为主。高回弹泡沫则多采用分子量在45006000的聚醚三醇。分子量 增加时,泡沫的拉伸强度、伸长率和回弹性提高;同类聚醚的反应活性下降。聚 醚的官能度增加,则反应相对加快,生成聚氨酯的交联度提高,泡沫硬度随之提 高,伸长率下降。异氤酸酯:聚氨酯软块泡的异氤酸酯原料以甲苯二异氤酸酯 (TDI-80)为主。而活性相对较低的TDI-65仅用于聚酯型聚氨酯泡沫或特殊的聚 醚型泡沫。催化剂:块状软泡发泡用的催化利大致分为二类:一类是有机金属化 合物,以辛酸亚锡最为常用;另一类是叔
22、胺、以双(二甲氨基乙基)醚常用。泡沫稳 定剂:在聚酯型聚氨酯块状泡沫中以非硅系表面活性剂为主,聚醚型块状发泡中 主要采用有机硅一氧化烯烃共聚合物。发泡剂:一般在制造密度大于21千克每 立方米的聚氨酯软块泡时,只使用水作发泡剂;在低密度配方中才使用二氯甲烷 (MC)等低沸点化合物作辅助发泡剂。环境条件对块状泡沫物性的影响答:温度的影响:聚氨酯的发泡反应随着物料温度上升而加快,在敏感的配方中 将会引起烧芯和着火的危险。空气湿度的影响:随着湿度的增加,由于泡沫中的 异氤酸酯基团部分与空气中的水分反应,泡沫的硬度有所下降,伸长率增加;由 于脲基的增加,泡沫的拉伸强度有所增加。大气压的影响:对同样的配方
23、,当在 海拔较高的地方发泡时,密度明显降低。冷模塑软泡与热模塑泡沫所用原料体系主要区别答:冷熟化模塑所用原料的反应活性较高,熟化时无需外部供热,依靠体系产生 的热量,短时间即可基本上完成熟化反应,原料注模后几分钟内即可脱模。热 熟化模塑泡沫的原料反应活性较低,反应混合物在模具中发泡结束后,需要连同 模具一起加热,泡沫制品在烘道中熟化完全后才能脱模。冷模塑软泡与热模塑泡沫相比有何特点答:生产过程中不需外部提供热量,可节省大量热能;sag系数(压陷比)高, 舒适性能好;回弹率高;不加阻燃剂的泡沫也有一定的阻燃性能;生产周期 短,可节省模具,节约成本。软泡与硬泡各自的特点与用途答:软泡特点:聚氨酯软
24、泡的泡孔结构多为开孔的。一般具有密度低、弹性回复 好、吸音、透气、保温等性能。用途:主要用作家具、垫材、交通工具座椅垫材、 各种软性衬垫层压复合材料,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、包装材料及隔热保温材料等。硬泡特点:聚氨酯泡沫具有重量轻、比强度高、尺寸稳定性好;聚氨酯硬泡的绝 热性能优越;粘合力强;老化性能好,绝热使用寿命长;反应混合物具有良好的流动 性,能顺利地充满复杂形状的模腔或空间;聚氨酯硬泡生产原料的反应性高,可 以实现快速固化,能在工厂中实现高效率、大批量生产。用途:用作冰箱、冷柜、冷藏集装箱、冷库等的保温层材料,石油输送管道及热 水输送管道保温层
25、,建筑墙壁及屋顶保温层、保温夹心板,等等。硬泡配方设计要点答:多元醇:用于硬泡配方的聚醚多元醇一般是高官能度、高羟值(低分子量) 聚氧化丙烯多元醇;异氤酸酯:目前用于硬泡的异氤酸酯主要是多亚甲基多苯基 多异氤酸酯(一般称PAPI),即粗MDI、聚合MDI;发泡剂:(1)CFC发泡剂(2)HCFC 及HFC发泡剂(3)戊烷发泡剂(4)水;泡沫稳定剂:用于聚氨酯硬泡配方的泡沫稳 定剂一般是聚二甲基硅氧烷与聚氧化烯烃的嵌段聚合物,目前大多数泡沫稳定剂 以Si-C型为主;催化剂:硬泡配方的催化剂以叔胺为主,在特殊场合可使用有机锡 催化剂;其它助剂:根据聚氨酯硬泡制品的不同用途要求与需要,还可在配方中加 入阻燃剂、开孔剂、发烟抑制剂、防老剂、防霉剂、增韧剂等助剂。整皮模塑泡沫制备原理答:整皮模塑泡沫塑料(integral skin foam,简称ISF)又称自结皮泡沫塑料(self skinning foam),是在制造时自身产生致密表皮的泡沫塑料。聚氨酯微孔弹性体的特点及用途答:特点:聚氨酯弹性体是一种嵌段聚合物,一般由低聚物多元醇柔性长链构成 软段,以二异氤酸酯及扩链
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