低分散聚氨酯的合成

低分散聚氨酯的合成第1页/共22页主要内容论文立意1不对称聚环氧丙烷的合成及研究2低分散聚氨酯的合成及研究3结论4第2页/共22页第一部分的主要内容分散度的影响因素合成方法研究意义聚氨酯简介论文立意一、论文立意第3页/共22页1、聚氨酯简介

聚氨酯是分子主链中含有氨酯化学结构（-NHCOO-）基团的聚合物，是聚氨基甲酸酯的简称，主要是通过多元异氰酸酯和多元醇或多元胺加聚反应制得。目前，聚氨酯树脂制成的产品有泡沫塑料、弹性体、涂料、胶粘剂、纤维、合成革以及铺面材料等品种。它广泛应用于机电、船舶、航空、车辆、土木工程、轻工以及纺织等部门，在材料部门中占有相当重要的地位。第4页/共22页2、研究意义聚氨酯的分散度对其材料的适用性能和加工性能都有很大影响，特别是对材料的机械性能，韧性以及成型的加工过程影响更大。此外，聚氨酯分散度对材料的其他性能也有影响，如分子量分布较窄的聚氨酯预聚物颜色浅、黏度低、与羟基组分的混溶性良好、储存稳定性好等。于是低分散度聚氨酯的研究成为了人们关注的热点。第5页/共22页3、低分散聚氨酯的合成方法逐步萃取聚合法研究方法官能团活性差异法第6页/共22页

(1)逐步萃取法1、A+4B→A1B2+2B2、A1B2+4A→A3B2+2A3、A3B2+4B→A3B4+2B4、......式中：A—1,4-丁二醇（BD）或聚环氧乙烷等；B—甲苯二异氰酸酯的一种异构体；AnBm—AnBn+1型异氰酸酯封端的预聚体或AnBn+1型羟基封端的预聚体。注意：反应产物中过量单体如聚醚或甲苯二异氰酸酯的去除是本实验成功的关键。缺点：对于工业生产来说，该步骤繁琐，成本较高，很难实现工业化。第7页/共22页（2）官能团活性差异法按照Flory的等活性理论，对于一种特定化学结构类型的反应物来说，在反应的每个阶段，每个官能团的反应几率是相等的，与分子量大小无关，并且端基的活动能力要比整个分子运动能力大得多。实际上，Flory的理论只适用于等活性的基团的反应，对于不等活性的官能团反应，则存在着一定的局限性。注意：反应基团活性差异越大，产品的分子量分布越窄。第8页/共22页4、聚氨酯分散度的影响因素影响聚氨酯分散度的主要因素是异氰酸酯和羟基的物质的量之比，研究表明当NCO/OH比值在2.1-2.2之间时聚氨酯的结构较规整，且分子量分布最窄。温度也是影响聚氨酯的分子量分布的重要因素，研究发现，随着温度的升高，副反应增多，其分子量分布逐渐变宽。羟基官能团数量对聚氨酯分子量分布的影响也不可忽略。影响聚氨酯的分散度的因素有反应物的配比、反应温度、催化剂和异氰酸酯的活性差异等。第9页/共22页5、论文立意国内外聚氨酯产品的应用研究较多，人们开发出了各种不同性能的聚氨酯产品。而关于低分散度聚氨酯的报道较少。1

就低分散聚氨酯而言，单分散度的不对称聚环氧丙烷是其合成的关键。我们设计合成的不对称聚环氧丙烷不仅具有单分散性，而且具有结构不对称性。3本文利用了官能团不等活性差异法合成了低分散度的聚氨酯。主要利用了不对称聚环氧丙烷的酚羟基和醇羟基与2,4-TDI中的对位和邻位的异氰酸酯反应，分两步法合成分子量分布较窄的聚氨酯。2第10页/共22页二、不对称聚环氧丙烷的合成及研究

一般而言，改变聚氨酯材料热学和力学性能的途径就是通过改变软段和硬段的分子量分布来实现的。重点：作为聚氨酯的软段的组成部分，窄分布的聚醚是合成低分散聚氨酯的重要前提。本实验以对羟基苯甲醇为原料，分别采用溴化苄保护酚羟基、对苄氧基苯甲醇钾引发剂的制备、环氧丙烷阴离子溶液聚合、脱苄基保护四个步骤合成了不对称聚环氧丙烷，并对不对称聚环氧丙烷的分子量及分子量分布进行了探讨。第11页/共22页1、合成路线

不对称聚环氧丙烷的合成路线图第12页/共22页2、产物的结构表征（红外分析）

（1）对苄氧基苯甲醇的IR谱图｛3332cm-1(-OH)，1611cm-1、1686cm-1(C=C)｝第13页/共22页（2）聚环氧丙烷一元醇的IR谱图3332cm-1(-OH),1611cm-1、1686cm-1(C=C),1110cm-1(O-C-O),与对苄氧基苯甲醇的红外谱图对比，明显看到1110cm-1出现了新的吸收峰，与醚键的出峰位置相一致第14页/共22页（3）不对称聚环氧丙烷的IR谱图3332cm-1(-OH),1611cm-1

、1686(C=C)，1110cm-1(O-C-O)。可以看出羟基面积峰变大，说明反应经过脱苄基的过程产生了酚羟基。第15页/共22页

3、不对称聚环氧丙烷的分子量及分子量分布EntryPDI（分散度）110009821.022150014501.023200018681.054250022081.07本实验采用六甲基磷酰三胺（C6H18N3OP）作溶剂合成了单分散的不对称聚环氧丙烷，我们设计了不同分子量的聚醚，并通过激光光散射测得了分子量及分子量分布，数据见下表：不对称聚环氧丙烷的分子量及分布注意：由此表可以看出，合成的不对称聚环氧丙烷的分散度在1.02-1.07之间，产品具有单分散性，从而为后续合成聚氨酯提供了保证。第16页/共22页三、低分散聚氨酯的合成及研究

1、合成路线本实验主要利用2,4-TDI中的对位和邻位异氰酸酯的活性差异和不对称聚环氧丙烷中酚羟基和醇羟基的活性差异合成低分散聚氨酯。合成路线见下图：不对称聚环氧丙烷为反应物合成低分散聚氨酯的路线图第17页/共22页2、结果分析

不同NCO/OH值对聚氨酯分散度的影响不同OH/NCO值下聚氨酯的分子量分布

不同NCO/OH值对

聚氨酯分散度的影响第18页/共22页不对称聚环氧丙烷的反应程度对聚氨酯分散度的影响不对称聚环氧丙烷的反应程度对聚氨酯的分子量分布影响明显。如图所示：分子量、分子量分布随第一阶段反应程度变化的关系曲线第19页/共22页四、结论本论文研究了具有单分散性的不对称聚环氧丙烷的合成路线及合成方法，并通过红外方法对其结构进行了表征；以不对称聚环氧丙烷和2,4-TDI为反应物利用官能团的活性差异法分两个阶段合成了低分散度的聚氨酯。通过实验得出以下结论：1、采用六甲基磷酰三胺（

C6H18N3OP）作溶剂合成了分散度为1.02-1.07的单分散聚环氧丙烷。2、考察了不同的的NCO/OH值对聚氨酯分散度的