聚合物合成工艺讲义演示文稿

聚合物合成工艺讲义演示文稿目前一页\总数八十三页\编于八点（优选）聚合物合成工艺讲义目前二页\总数八十三页\编于八点目前三页\总数八十三页\编于八点1.聚氨酯人造革和合成革其它聚氨酯材料优点：手感、色泽、弹性、透气性、强度、耐磨性、耐寒性及吸湿性等方面的性能优于聚氯乙烯人造革。聚氨酯合成革可代替天然皮革用于服装、鞋帽、箱包、等制品。2.聚氨酯鞋底聚氨酯鞋底具有质轻、防滑、弹性好、强度高、耐磨、耐寒、耐油等优点，正取代橡胶成为鞋底材料的最佳选择。目前四页\总数八十三页\编于八点3.生物医用聚氨酯材料(1)聚氨酯具有较好的生物相容性(包括血液相容性和组织相容性)，同时它具有优异的耐疲劳性、耐磨性、高弹性和高强度。1958年聚氨酯首次应用于骨折修复材料80年代初用聚氨酯弹性体制作人工心脏移植成功。目前五页\总数八十三页\编于八点b.医用胶管：如输液管、导液管、导尿管等。c.医用人造皮肤：透气性好，能促使表皮加速生长，可防止伤口水份和无机盐的流失及阻止外界细菌进入，防止感染。d.隐形眼镜：聚氨酯水凝胶是理想材料。4.聚氨酯纳米复合材料聚氨酯/纳米CaCO3、聚氨酯/纳米SiO2等复合材料，较大的提高原有聚合物的性能。例如：聚氨酯/纳米TiO2具有自洁和杀菌性。(2)应用情况a.人工心脏辅助装置和血管：要求具有良好的生物和血液相容性，以及优异的机械强度特别是耐曲挠性能。目前六页\总数八十三页\编于八点●逐步加成聚合反应(Step—GrowthAdditionPolymerization)简称聚加成反应，某些单体分子的官能团可按逐步反应的机理相互加成而获得聚合物，但又不析出小分子副产物。第一节概述●由于反应中没有小分子副产物析出，高聚物的化学组成与单体的化学组成相同。●大分子链逐步增长，每步反应后均能得到稳定的中间加成产物，聚合物分子量随反应时间增长而增加。目前七页\总数八十三页\编于八点(1)聚脲反应通式●几种逐步加成聚合反应(2)某些烯类化合物的逐步加成聚合反应，如双烯烃和二硫醇nCH2=CH—R—CH=CH2+nHS—R’—SH[CH2—CH2—R—CH2—CH2—S—R’—S]n线型聚脲由于熔化温度高且热稳定性差，没有广泛的使用。产物为聚硫橡胶，它对有机物稳定，用于耐油套管和化工设备目前八页\总数八十三页\编于八点(3)第尔斯-阿德尔(Diels-Alder)反应是双键间的逐步加成，可制取耐高温材料，近年来受到了人们的重视。最早是由环戊二烯制得的低聚物：由1,2,4,5—四次甲基环已烷与对苯醌反应：以上反应产物都是梯形高聚物，有独特的耐高温与耐氧化性能。目前九页\总数八十三页\编于八点(4)丙烯酰胺在催化剂下的加成聚合反应nCH2=CH—CO—NH2[-CH2—CH2—CO—NH-]n在石油、造纸、自来水等工业和领域应用广泛。OOOOOOOOOOx可溶性梯型高聚物该高聚物能结晶，能溶解，但不熔化，具有很高的耐热性，在900℃时只失重30%。目前十页\总数八十三页\编于八点第二节聚氨酯的合成原理1937，德国Bayer合成第一种聚氨酯热塑性塑料DurthaneU。1.聚氨酯(Po1yurethane,PU)的发展40年代，制得了合成纤维贝纶U(PerlonU)。50年代，得到聚氨酯弹性体、弹性纤维和泡沫塑料。60年代，聚氨酯涂料和粘合剂等开始应用。我国聚氨酯工业起始于20世纪50年代末，1959年上海市轻工业研究所开始聚氨酯泡沫塑料的研究。目前十一页\总数八十三页\编于八点由两官能团的二元异氰酸酯和二元醇反应：2.聚氨酯的生成反应式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)+目前十二页\总数八十三页\编于八点异氰酸(O＝C＝NH)分子中的氢原子被烃基R所取代的衍生物(O＝C＝NR)叫异氰酸酯。异氰酸酯的O＝C＝N—基团是具有两个杂积累双链的高度不饱和的基团，化学性能十分活泼。3.异氰酸酯的化学反应(1)异氰酸酯的结构、反应活性含有活泼氢的化合物分子中的亲核中心进攻正电性的碳原子，是一种亲核加成的聚合反应。目前十三页\总数八十三页\编于八点例如，异氰酸酯与醇的反应，无催化剂参与的反应机理：各类含活泼氢化合物与异氰酸酯反应活性次序为目前十四页\总数八十三页\编于八点(2)异氰酸酯与含活泼氢化合物的反应初级反应目前十五页\总数八十三页\编于八点因为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。次级反应的活性较小，能形成支化或交联，是合成非线型聚氨酯材料的基本反应。次级反应目前十六页\总数八十三页\编于八点a.与醇的反应异氰酸酯与醇反应能力：伯醇>仲醇>叔醇芳香族二异氰酸酯与醇类反应活性：当第一个NCO起反应后，会使第二个末反应的NCO基活性降低。b.与水的反应对泡沫塑料十分重要目前十七页\总数八十三页\编于八点(3)异氰酸酯的自聚反应a.异氰酸酯二聚b.异氰酸酯三聚高温下则二聚体会发生分解三聚体在150一200℃时仍很稳定(与二聚体不同)。可制取优异的油漆涂料及耐温、阻燃的埂质泡沫塑料。目前十八页\总数八十三页\编于八点

c.异氰酸酯的线型聚合反应d.异氰酸酯的缩聚反应n值可达2000可制备聚碳化二亚胺目前十九页\总数八十三页\编于八点4.聚氨酯树脂合成原理(1)一步法PerlonU由2,4—甲苯二异氰酸酯和带有三个端羟基的支化型聚酯可合成得交联型聚氨酯树脂。粘合剂目前二十页\总数八十三页\编于八点(2)两步法第一步：二元醇与过量二元异氰酸酯制备端基为一NCO基团的预聚物。第二步：预聚体进行扩链或交联。扩链反应：预聚物通过末端活性基因的反应使分子相互连结而增大分子量的过程。PU树脂扩链剂主要为水、二元醇或二元胺。二元醇二元胺目前二十一页\总数八十三页\编于八点0＜R＜1，分子扩链，端基为—OHR＝1，分子无限扩链，端基为—NCO及—OH1＜R＜2，分子扩链，端基为—NCOR＝2，分子不扩链，端基为—NCOR＞2，分子不扩链，端基为—NCO，含未反应异氰酸酯。异氰酸酯指数（R）目前二十二页\总数八十三页\编于八点交联反应a.用多元醇类作交联剂b.用过量二异氰酸酯(加热交联法)：必须加热才能进行。目前二十三页\总数八十三页\编于八点c.其它交联剂PU主链中含有许多种能起反应的活性点，故可采用其他交联剂。d.“氢键”型交联PU中含有多种内聚能很大的极性基团，易形成氢键。目前二十四页\总数八十三页\编于八点第三节聚氨酯的主要原料及其特性1.异氰酸酯(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：高温(160-220℃)、高压，贵金属做催化剂目前二十五页\总数八十三页\编于八点a.甲苯二异氰酸酯(TDI)甲苯二硝化，还原二胺光气化反应TDI2,4—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沸点低，毒性较大TDI(2)常用的异氰酸酯目前二十六页\总数八十三页\编于八点不同品种TDI的主要性质2,4—位TDI的活性大于2,6—位目前二十七页\总数八十三页\编于八点b.4,4’—二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)MDIMDI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。目前二十八页\总数八十三页\编于八点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。氨基甲酸苯酯目前二十九页\总数八十三页\编于八点2.多羟基化合物(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：目前三十页\总数八十三页\编于八点b.三羟基聚氧化丙烯醚：c.四羟基聚氧化丙烯醚：目前三十一页\总数八十三页\编于八点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。国内聚醚多元醇的主要品种：丙二醇聚醚（220）、丙三醇聚醚（330）、甘露醇丙三醇聚醚（6305）、甘露醇丙二醇聚醚（6205）常用聚醚多元醇的种类目前三十二页\总数八十三页\编于八点(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。常用的有己二酸系、醇酸树脂系、聚己内酯系聚酯多元醇（聚合型）等常见聚酯多元醇的组成和用途目前三十三页\总数八十三页\编于八点（3）聚醚多元醇与聚酯多元醇的比较

聚醚多元醇：含—O—醚键，主链柔软，制品较柔软，原料来源丰富、成本低，大量用于PU泡沫塑料；

聚酯多元醇：主链极性大，机械强度高，耐油、耐热性好，但原料价贵，耐水、耐氧化、耐酸碱性较差，施工困难，主要用于要求具有较高的机械性能、耐油的产品中，如合成革、橡胶及鞋类制品。（4）其他类型的多元醇A含磷、卤阻燃型聚醚多元醇B含羟基丙烯酸酯型聚合物目前三十四页\总数八十三页\编于八点蓖麻油：蓖麻酸甘油酯的混合物90%甘油醇解单甘油酯+双甘油酯目前三十五页\总数八十三页\编于八点3.扩链剂(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目前三十六页\总数八十三页\编于八点4.催化剂(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。目前三十七页\总数八十三页\编于八点(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。5.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目前三十八页\总数八十三页\编于八点第四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目前三十九页\总数八十三页\编于八点1.聚氨酯的类型生成的树脂非常坚韧，应用少。(1)线型聚氨酯二元异氰酸酯与短链二元醇二元异氰酸酯与长链二元醇具有弹性的高聚物目前四十页\总数八十三页\编于八点(2)嵌段型聚氨酯利用聚酯或聚醚型HO——OH长链，先生成预聚体，再经扩链反应而得到聚酯或聚醚型嵌段的聚氨酯。(3)交联型聚氨酯二级交联型：某些极性基团的‘氢键’交联。一级交联型：通过化学键进行交联。目前四十一页\总数八十三页\编于八点2.聚氨酯的结构与性能关系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。几种基团的内聚能目前四十二页\总数八十三页\编于八点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、缩二脲目前四十三页\总数八十三页\编于八点

1.聚氨酯泡沫塑料的分类第五节聚氯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↑。软泡、半硬泡、硬泡应用？目前四十四页\总数八十三页\编于八点2.聚氨酯泡沫塑料合成原理(1)成泡原理a.泡沫的形成：在成泡剂的作用下，产生泡沫。b.泡沫的增长：新气体不断产生，泡孔膨大。c.泡沫的稳定：在泡沫增长阶段，气泡壁层变薄，要求聚合物有足够的分子量和交联。使用泡沫稳定剂。目前四十五页\总数八十三页\编于八点a.水b.低沸点卤代烃，受热气化产生气泡(物理方法)(2)成泡剂(3)反应控制聚合物形成的反应，如链增长、扩链及交联产生气体生成小泡，不断扩散与合并为大泡目前四十六页\总数八十三页\编于八点3.原料(1)异氰酸酯：TDI、MDI、PAPI(2)聚醚或聚酯多元醇：

(3)催化剂：常用混合催化剂。(4)发泡剂：水或低沸点卤代烃。软泡要求Mc值大，故须采用分子量较大的多元醇（f＝2-3）硬泡要求Mc值小，故须采用分子量较小的多元醇（f＝3-8）目前四十七页\总数八十三页\编于八点(5)泡沫稳定剂：降低原料各组分的表面张力，增加互溶性及稳定发泡过程，有利于得到均匀的泡沫微孔结构，用量0.5—5%Si—O—C型有机硅泡沫稳定剂(6)开孔剂：直链烃或脂环烃(如聚丙烯、聚丁二烯及液体石蜡等)。缓冲和吸音性能良好隔热性良好开孔型泡沫塑料闭孔型泡沫塑料(7)其他助剂：阻燃剂及防老剂、稳定剂、增强剂和着色剂等。Si—C型用量0.1—5%目前四十八页\总数八十三页\编于八点4.生产工艺聚氨酯泡沫塑科生产方法的比较(1)操作过程：一步法和两步法。目前四十九页\总数八十三页\编于八点(2)发泡成型工艺a.手工发泡：计量加入反应物，经高速搅拌混合数秒后，立即倾入模具内进行发泡成型。优点：设备简单、适应性强，适用于批数少，产品规格变化大的生产。缺点：产率低，仅使用于少量物料的生产。b.浇铸法(模塑法)：均匀的发泡混合料定量地注入金属模具内进行发泡，预熟化，然后脱模，再加热充分熟化。c.喷涂法：借助压力使各组分在喷枪内混匀，然后喷涂于施工物表面上进行现场发泡成型。目前五十页\总数八十三页\编于八点d.块状法：连续的机械浇注发泡工艺，其成型泡沫体的横截面呈块状。e.反应注射模塑技术I.对设备要求高，原料在氮气下输送，用计量泵将物料喷射并瞬时混合，注入模具内反应和固化。II.优点是反应快速、生产周期短、模具压力小、可制备形状复杂及大型制品。目前五十一页\总数八十三页\编于八点第六节聚氨酯橡胶(1)聚氨酯橡胶又称聚氨酯弹性体，属特种橡胶，综合性能优良1.概述优点：具有较高弹性高耐磨性，机械性能较好，耐氧、耐油、耐溶剂性和耐疲劳性好。(2)性能缺点：水解稳定性和耐热性较差，成本高。(3)1942年问世，2000年产量达6万吨。应用于胶带、油箱、电绝缘材料、某些机械零件、汽车防撞板、轮胎、鞋底等。目前五十二页\总数八十三页\编于八点2.聚氨酯橡胶的生产工艺(1)混炼型聚氨酯橡胶b.原料：多元醇、异氰酸酯、扩链剂及交联剂。a.生产方法：采用两步法。交联剂端基-OHTDI交联主链含-CH2过氧化合物含有C=C硫黄c.生产情况：最早工业化，可采用通用橡胶的加工设备，但产品性能不如其它生产方法。目前五十三页\总数八十三页\编于八点(2)浇注型聚氨酯橡胶(液体橡胶)a.生产方法：一步法和两步法；但一步法效率高，比较经济。将液状原料混合物注入模具中，再经加热熟化交联后得到。b.原料：多元醇、异氰酸酯、扩链剂(MOCA)c.浇注方法：常压浇注成型、浇注模压成型、旋转成型、离心成型及真空注模法等，或者RIM、喷涂法3,3’-二氯-4,4’-二苯基甲烷二胺d.该法产量最大，原料流动性好，可制备形状复杂及大型制品目前五十四页\总数八十三页\编于八点(3)热塑型聚氨酯橡胶一般为线型或轻度的交联结构的(AB)n嵌段共聚物a.生产方法：主要为一步法，其过程简单，速度快，熔点较高，强度与硬度较好。两步法反应较平稳，产品性能不及一步法。b.分类不含一级交联键的热塑性聚合物(R＝1)，全热塑性含有轻度的交联键(R＞1)，半热塑性优点：加工成型时很稳定，可再生，机械性能优良。缺点：永久变形较大，耐化学药品性能较差。目前五十五页\总数八十三页\编于八点●一步法熔融连续生产工艺●一步法溶液生产工艺：反应平稳、易于控制、产品性能好；但溶剂易挥发，需要回收，毒性较大。c.一步法生产工艺目前五十六页\总数八十三页\编于八点浇注型：原料流动性较好，制备复杂形状的制品。设备投资少，产量大(70%)，还可喷涂加工以及制取泡沫弹性体用于防震橡胶。混炼型：可直接采用通用型橡胶的加工设备，但性能不及其它方法，仅生产其它方法不易加工的橡胶制品(如薄膜)。热塑型：可用一般的热塑性塑料的加工方法进行加工与成型，不含一级交联键的热塑性聚合物可再生使用。(4)几种加工方法比较目前五十七页\总数八十三页\编于八点第七节聚氨酯涂科(2)特点：易调节化学组成、结构和配方改变涂膜的性能。耐腐蚀性、耐油、耐化学品、耐磨性、耐低温性好，固化施工的温度范围较广，与其他树脂的互溶性好。但生产成本较高。1.概述(1)应用：聚氨酯漆常用于木材，车辆、飞机及建筑物等表面涂装。聚氨酯弹性涂料适用于纺织品、皮革、泡沫塑料及橡胶的表面。(3)生产中应注意主要问题：a.原料或半制品不能含水。b.反应是剧烈放热反应，注意控制温度，否则会发生凝胶。c.生产中使用溶剂，应考虑溶剂对-NCO反应的影响。目前五十八页\总数八十三页\编于八点2.聚氨酯涂料的种类及其固化机理(1)氧气固化聚氨酯改性油(单包装）不饱和双键在空气中经氧化交联生成漆膜，还有大分子链间氢键。具有干燥固化快、耐磨耐油性好等优点；但流平性较差，易变黄。干性油R—不饱和双键油脂分子的基团干性油(如大豆油、亚麻油等)与多元醇进行酯交换反应，生成羟基化合物，再与异氰酸酯反应得氨酯油。目前五十九页\总数八十三页\编于八点(2)封闭型聚氨酯漆(单包装)用隐蔽型异氰酸酯与聚醚或聚酯多元醇混合物，使用时升温至一定的温度释放出-NCO与多元醇反应得漆膜，工业中称作烘漆。它有优良的绝缘性．耐溶剂和耐水性好。(3)湿(水气)固化型聚氨酯漆(单包装)氨基甲酸苯酯制取两端带有-NCO基因且分子量足够大的预聚体，涂膜后利用含有的-NCO吸收空气中的水分反应生成脲键而固化。反应较慢，不会使漆膜产生气泡，但固化速度受环境影响大。目前六十页\总数八十三页\编于八点(4)水性聚氨酯涂料b.优点：无毒、不污染环境、不易燃、节省能源及易加工等,且还具有一般聚氨酯树脂所固有的高强度、耐磨损等优异性能。a.水性聚氨酯(乳液、胶乳、水溶液)是以水为分散介质,体系中不含或含很少量的有机溶剂。聚氨酯乳液的制备外乳化法：就是在乳化剂、高剪切力存在下强制进行乳化的方法。内乳化法：其关键是在聚氨酯的分子骨架中引入亲水基团(多为可形成离子键的基团)。目前六十一页\总数八十三页\编于八点催化固化型聚氨酯漆；羟基固化型聚氨酯漆。性能优良，价格较贵。目前六十二页\总数八十三页\编于八点第八节聚氨酯纤维1.概述(1)聚氨酯纤维是一种性能优越的高弹性纤维，我国商品名“氨纶”(2)优点：密度小，强度与回弹性高，耐光、耐老化、耐溶剂性好，易染色等，比尼龙弹力纤维性能更好。(4)应用于袜类、紧身衣类及带类等制品。(3)结构上具有软段及硬段，还有化学和氢键交联等，使聚氨酯纤维具有稳定的弹性和强度。目前六十三页\总数八十三页\编于八点2.聚氨酯纤维的合成过程(氨纶Ⅲ)(1)制备预聚体(2)扩链反应(3)封端反应：采用二乙胺与嵌段共聚物的—NCO端基反应。(4)纺丝：用DMF配成纺丝液，在热水中进行湿法纺丝。(5)交联反应：将纺得的纤维浸入MDI-CCl4溶液中．以MDI作为交联剂与硬段上的活泼氢交联。目前六十四页\总数八十三页\编于八点3.聚氨酯纤维的结构与性能(1)聚氨酯纤维分子是一种嵌段共聚物，分子量5-10万，由柔性链段和刚性链段交替组合而成。(2)软段约占60%，分子量较大，长度为硬段的10倍，在室温为高弹态。(3)硬段约占40%，分子量和长度较小，赋予纤维一定的强度。(4)氢键交联在一定外力下破坏，但外力解除即恢复，有助于保持高强度和高回弹性。4应用高级织物目前六十五页\总数八十三页\编于八点第九节聚氨酯粘合剂聚氨酯粘合剂的特性1粘结性强，几乎能粘结所有材料，包括金属与非金属只见的粘结。2易调节化学组成、结构和配方改变其性能以适用不同材料粘合的需要。3可在室温下固化，也可加热固化，顾粘合工艺方便。4固化时不生成副产物，在粘合层中不易产生缺陷。5具有较好的耐油、耐臭氧、耐化学药品及耐低温等性能。目前六十六页\总数八十三页\编于八点第九节聚氨酯粘合剂

种类：多异氰酸酯粘合剂；聚氨酯预聚体粘合剂；单组分和双组分聚氨酯树脂粘合剂。几乎能粘合所有的材料。目前六十七页\总数八十三页\编于八点第六章思考题1.简述一步法和两步法合成聚氨酯树脂的原理。（教材P135-137）2.合成聚氨酯所需的原料有哪些？3.聚氨酯泡沫塑料的分类，其成泡原理是什么，发泡工艺有哪些？或聚氨酯最主要的用途是什么？简述其生产工艺4简述影响线型缩聚高聚物分子量的因素。5工业上用于生产线型缩聚高聚物的方法有哪些？各有何特点？目前六十八页\总数八十三页\编于八点6.1概述聚氨酯

(PUR)：塑料、橡胶、合成纤维、涂料、粘合剂。是世界五大塑料之一，主要产品是泡沫塑料，占78%。软质：床垫、座垫、家具、地毯PU泡沫塑料硬质：绝热材料（屋顶、冷冻、冷藏、保温）半硬质：汽车上的安全部件、过滤材料RIM：汽车的保险杠、挡泥板、扶手、方向盘热塑性PU：轮辊、齿轮、法兰、箱、防水材料铺地材料：塑胶跑道、运动场地、游乐场、人工草坪PU弹性体：耐磨性最好，矿用筛板（网）、胶辊、胶带涂料：高档涂料，用于高档木器、乐器、运动器材粘合剂：几乎能粘所有材料。目前六十九页\总数八十三页\编于八点6.2聚氨酯的合成原理6.2.1异氰酸酯的化学反应－N＝C＝O基团可与任何一种含活泼H的化合物反应▲1异氰酸酯与含活泼氢化合物间的反应

+H2O

[R-NH-COOH]R-NH2+CO2

+R'-OH

R-NH-COOR'（氨基甲酸酯）

+ArOHR-NH-COOAr+R'-NH2R-NH-CONH-R'+R'COOH[R-NH-COOCOR']+R'HR-NH-COR'

上述反应称为初级反应，反应产物中仍含有活泼氢，可与过量的异氰酸酯进一步发生反应，称为次级反应。R-NCO目前七十页\总数八十三页\编于八点2异氰酸酯的自聚反应（1）芳香族异氰酸酯的二聚反应（2）异氰酸酯的三聚反应可制取优异的涂料及耐高温、阻燃的硬质泡沫塑料。（3）异氰酸酯的线型聚合反应（4）异氰酸酯的脱二氧化碳缩聚反应3其他反应目前七十一页\总数八十三页\编于八点▲6.2.2聚氨酯树脂合成原理

二元(或多元)异氰酸酯和二元(或多元)醇1一步法由异氰酸酯和醇直接反应，如双组分的聚氨酯粘合剂，聚氨酯泡沫塑料也可由一步法直接合成。2两步法（预聚体法）第一步：合成预聚体，二元醇和过量的二元异氰酸酯反应，生成两端皆为-NCO基团的加成物。

2OCN-R-NCO+HOR'OHOCN-R-NHCOOR'OCONH-R-NCO．第二步：预聚体进行扩链反应和交联反应。3扩链反应

2OCNNCO+HOR'OHOCNNHCOOR'OCONHNCO

扩链剂：二元醇、水、二元胺等。异氰酸酯指数R=-NCO摩尔量/-OH摩尔量。目前七十二页\总数八十三页\编于八点4交联反应（1）用多元醇类作交联剂的交联反应（2）利用过量二异氰酸酯的交联反应此类反应须加热至125～150℃才能进行，加热交联法。（3）采用其他交联剂的交联反应用甲醛、过氧化物或硫黄进行交联。（4）“氢键”型交联目前七十三页\总数八十三页\编于八点6.3

聚氨酯的主要原料及其特性异氰酸酯1异氰酸酯的合成工业上采用伯胺光气化法。▲2常用的异氰酸酯

甲苯二异氰酸酯：TDI，有2,4-和2,6-两种异构体，工业上常用的有TDI-100、TDI-80、TDI-65三种。3其他类型的异氰酸酯4异氰酸酯的结构与活性芳香族异氰酸酯的活性大于脂肪族异氰酸酯，第一个-NCO反应后，会使第二个-NCO基团的活性降低。目前七十四页\总数八十三页\编于八点▲6.3.2多元醇化合物1聚醚多元醇又称聚氧化烯烃，由单体环氧乙烷、环氧丙烷或四氢呋喃在醇或胺等“起始剂”引发下开环聚合而成。聚醚多元醇分子中端羟基数与起始剂醇分子中的羟基数相等。

[OCH2CH2]n1-OHHO-(CH2)4-OH+(n1+n2)CH2CH2(CH2)4O[OCH2CH2]n2-OH

国内聚醚多元醇的主要品种：丙二醇聚醚（220）、丙三醇聚醚（330）、甘露醇丙三醇聚醚（6305）、甘露醇丙二醇聚醚（6205）。

目前七十五页\总数八十三页\编于八点2聚酯多元醇通常由二元酸与过量的多元醇经缩合反应而成，常用的有己二酸系、醇酸树脂系、聚己内酯系聚酯多元醇（聚合型）等。目前七十六页\总数八十三页\编于八点3聚醚多元醇与聚酯多元醇的比较

聚醚多元醇：含—O—醚键，主链柔软，制品较柔软，原料来源丰富、成本低，大量用于PU泡沫塑料；聚酯多元醇：主链极性大，机械强度高，耐油、耐热性好，但原料价贵，耐水、耐氧化、耐酸碱性较差，施工困难，主要用于要求具有较高的机械性能、耐油的产品中，如合成革、橡胶及鞋类制品。4其他类型的多元醇目前七十七页\总数八十三页\编于八点▲6.3.3扩链剂1二元醇类乙二醇、1,4-丁二醇、对苯二酚二羟乙基醚2二元胺类3,3′-二氯-4,4′-二苯基甲烷二胺（MOCA）▲6.3.4催化剂及其他助剂1叔胺类三乙胺、三乙醇胺、N,N-二甲基苯胺等。2有机锡类化合物二丁基锡二月桂酸酯、辛酸亚锡等。3其他助剂发泡剂：化学发泡剂（水）、物理发泡剂（卤代烃）。泡沫稳定剂：有机硅系稳定剂。防老剂：抗氧剂264、2246等。填充剂：碳酸钙、玻璃纤维等。还有阻燃剂、着色剂、脱模剂等助剂。目前七十八页\总数八十三页\编于八点▲6.4聚氨酯大分子结构与性能的关系

HO~OH+OCN-R1-NCO

调节适当的R值

OOOO[C-NH-R1-NH-C-O~O]nOCN-R1-NH-C-O~O-C-NH-R1-NCO

氨基甲酸酯

预聚体

O