ayx爱游戏xx大学聚氨酯的生产工艺课程名称：聚合物合成工艺学院：石油化工学院年级专业：xx级化工一班xx大学石油化工学院聚氨酯的生产工艺摘要：聚氨酯（PU）是在大分子主链中含有氨基甲酸酯基的聚合物的简称。合成聚氨酯的主要原料是有机多元异氰酸酯和端羟基化合物。本文将介绍聚氨酯的结构，性能等，并以聚氨酯涂料的生产为例对生产工艺进行探讨。介意本文使自己对聚氨酯的生产工艺有个全局性的认识和把握。关键词：聚氨酯工艺条件控制正文：1.聚氨酯的分类、结构、性能及用途1.1聚氨酯的分类聚氨酯全称为聚氨基甲酸酯，主要有聚酯型聚氨酯和聚醚型聚氨酯两类。聚酯型聚氨酯：以二异氰酸酯和端羟基聚酯为原料制备的聚酯称为聚酯型聚氨酯。聚醚型聚氨酯：以二异氰酸酯和端羟基聚醚为原料制备的聚氨酯。1.2聚氨酯的结构聚氨酯是主链上含有重复氨基甲酸酯基团(NHCOO)的大分子化合物的统称。由有机二异氰酸酯或多异氰酸酯与二羟基或多羟基化合物加聚而成。聚氨酯大分子中除了氨基甲酸酯外，还可含有醚、酯、脲、缩二脲,脲基甲酸酯等基团。分子式通式可以是-[-O-CONH-]聚氨酯的结构很难用一个确切的结构式表示。但其大分子结构中必定有异氰酸酯端基、酯基或醚键、氨基甲酸酯基、取代脲基、脲基甲酸酯基和缩二脲基。由于聚氨酯大分子中含有的上述基团都是强极性基团，而且大分子中还含有聚醚或聚酯柔性链段，使得聚氨酯具有以下特点：具有优良的耐油性、耐溶剂性、耐水性和耐火性。1.3聚氨酯的性能及应用聚胺酯的力学性能具有很大的可调性。通过控制结晶的硬段和不结晶的软段之间的比例，聚胺酯可以获得不同的力学性能。因此其制品具有耐磨、耐温、密封、隔音、加工性能好、可降解等优异性能。聚胺酯抗多种酸碱和有机溶剂腐蚀，因此经常被用在橡胶制品在恶劣环境下的替代品。由于聚氨酯含有强极性氨基甲酸酯基团，调节配方中NCO/OH的比例，可以制得热固性聚氨酯和热塑性聚氨酯的不同产物。按其分子结构可分为线型和体型两种。体型结构中由于交联密度不同，可呈现硬质、软质或介乎两者之间的性能，具有高强度、高耐磨和耐溶剂等特点。根据所用原料的不同，可有不同性质的产品，一般为聚酯型和聚醚型两类。可用于制造塑料、橡胶、纤维、硬质和软质泡沫塑料、胶粘剂和涂料等。聚氨酯材料可用在国民生活的各个领域，应用范围非常广。硬质聚氨酯泡沫主要用于建筑隔热材料、保温材料（管道设施等的保温隔热）、生活用品（床、沙发等的垫材、冰箱，空调等的隔热层和冲浪板等的芯材），以及运输工具（汽车、飞机、铁路车辆的坐垫、顶棚等材料）。聚氨酯弹性体具有很好的抗拉强度、抗撕裂强度、耐冲击性、耐磨性、耐候性、耐水解性、耐油性等优点。主要用作涂覆材料（如软管、垫圈、轮带、辊筒、齿轮、管道等的保护）、绝缘体、鞋底以及实心轮胎等方面。聚氨酯防水材料的使用相当方便，可在现场混合、涂布后进行常温湿气固化，即可得到具有无接缝、橡胶弹性并具有良好性能的防水层。且损坏后易修复。一般用作铺地材料、田径场跑道材料、赛马场、公园地面材料、隔热窗框等。聚氨酯涂料具有强的黏合性，涂膜具有优良的耐磨性、耐水性及耐药品性等。主要用于家具涂料、建材涂料和工业印刷油墨等。可以通过调节异氰酸酯和多元醇的配比来实现对固化物性能的调节，使其达到对基材的高度黏合性、优良的耐水性、耐油性以及耐化学药品性。聚氨酯胶黏剂主要用于包装、建筑、木材、汽车、制鞋等行业。聚氨酯具有优良的生物体相容性，因此逐渐被广泛用作生物医用材料。可用于人工心脏起搏器、人工血管、人工骨骼、人工食道、人工肾脏、人工透析膜等的制造ayx爱游戏。2.聚氨酯的生产原理2.1主要原料合成聚氨酯的主要原料是有机多元异氰酸酯和端羟基化合物。2.1.1常用的异氰酸酯应用于聚氨酯树脂的有机多元异氰酸酯，按－NCO基团的数目可分为二元异氰酸、三元异氰酸酯及聚合型异氰酸酯三大类。其中最重要的是甲苯二异氰酸酯（TDI），其有三种规格：TDI—100:含100％的2,4－甲苯二异氰酸酯。TDI—80:含80％的2,4－甲苯二异氰酸酯，20％的2,6－甲苯二异氰酸酯。TDI—65：含65％的2,4－甲苯二异氰酸酯，35％的2,6－甲苯二异氰酸酯。这三种规格的TDI是由于原料甲苯二胺的制法不同分别制得的。2.1.2端羟基化合物端羟基化合物有两类：端羟基聚酯和端羟基聚醚。端羟基聚酯二元酸和过量的二元醇经混缩聚反应制得，其为相对分子质量为1000～3000端羟基聚醚端羟基聚醚可由四氢呋喃、环氧丙烷、或四氢呋喃经离子开环聚合反应制备。以端羟基聚四氢呋喃的制备为例四氢呋喃为五元环单体，环张力较小，聚合活性较低，反应速度较慢，在较强的含氢酸高氯酸催化作用下，用醋酸酐作载体，进行阳离子开环聚合，可以合成相对分子质量为1000～3000的端羟基聚四氢呋喃。2.2合成原理合成聚氨酯的反应比较复杂，包括初级反应和次级反应。2.2.1初级反应初级反应包括预聚反应和扩链反应。2.2.1.1预聚反应端羟基聚合物和过量的二异氰酸酯通过逐步加成聚合反应生成含有异氰酸基端基的低聚体的反应，反应简式如下：2.2.1.2扩链反应预聚体与含有活泼氢的化合物（如水、胺类和联苯胺类等化合物）反应生成取代脲基，使相对分子质量增加。扩链反应只与预聚体的端基有关，扩链反应可表示如下：2.2.2次级反应（固化反应）次级反应包括两种：生成脲基甲酸酯基的反应和生成缩二脲基的反应。2.2.2.1生成脲基甲酸酯基的反应（交联反应）体系中存在的过量的—NCO端基和主链上的氨基甲酸酯基—NHCOO—反应生成脲基甲酸酯基而交联：生成缩二脲基的应（交联反应）体系中存在的过量的-N=C=O端基和扩链反应中形成的取代脲基-NHCONH-反应，生3.聚氨酯涂料的生产工艺以聚氨酯树脂作为主要成膜物质，再配以颜料、溶剂、催化剂及其他辅助材料等所组成的涂料，称为聚氨酯涂料。3.1聚氨酯涂料生产中的几个主要问题：聚氨酯涂料的品种繁多，在工业中使用已有数十年的历史，近年来在品种和数量上都有显著的增长。聚氨酯涂料生产中的几个主要问题：在制备聚氨酯涂料时，所用的原料及预聚物中不能含有水，否则将使涂料在涂料罐中产生CO2而出现鼓泡现象，这将使涂膜产生小泡，严重时产生凝胶而不能使用。异氰酸酯NCO端基中有两个双键非常活泼，它与端羟基化合物的反应是放热反应，因此，制涂料时要注意加料速度并用夹套冷却。聚氨酯涂料的生产通常要用到溶剂，对溶剂的选择除要注意溶解能力和挥发速度以外，还应注意溶剂对异氰酸酯端基NCO反应速率的影响，即溶剂不能与NCO反应，显然，醇类溶剂不能采用；在聚氨酯涂料中用的最多的是酯类溶剂如醋酸乙酯、醋酸丁酯和醋酸溶纤剂。尤其是醋酸溶纤剂的溶解能力最强，挥发速度适中最为适用；此外，酮类溶剂也可采用，由于有异味用的较少。聚氨酯在包装时根据使用时固化反应条件不同而单包装和双包装之分。聚氨酯涂料中改性油涂料、吸湿固化型涂料以及封闭型聚氨酯涂料等在空气中或在高温下即能固化，因此， 采用单包装。羟基固化型、预聚物催化固化型聚氨酯涂料则采用双包装，使用时将两组分按 比例混合均匀即可使用。 3.2 聚氨酯涂料的生产 3.2.1 封闭型聚氨酯涂料的生产（单包装） 封闭型聚氨酯涂料是指将二异氰酸酯或预聚物上的 NCO 基团用某种含有活泼氢的化 合物如苯酚 暂时封闭起来，然后，再与端羟基聚酯或聚醚等配合，这两组分在室温下不起 反应，因此可以单包装。使用时将涂膜烘烤至150，苯酚(沸点120～130)挥发逸出， 重新释放出 NCO，便能与端羟基聚酯或聚醚的 OH 反应，形成聚氨酯涂膜。 虽然封闭剂很多，但芳香族聚氨酯涂料中所采用的封闭剂主要是苯酚和甲酚；脂肪族聚氨酯涂料中的封闭剂主要采用乳酸乙酯。 用3mol 的TDI mol的三羟甲基丙烷反应，再以3mol 的苯酚或甲酚做封闭剂，制 成封闭型聚氨酯涂料。有关反应如下： 目前用的最多的是苯酚作封闭剂。 该产物是固体，软化点为120～130，含有12%～13%的有效的 -NCO。 封闭型聚氨酯涂料主要用作电绝缘涂料，这是因为它具有优良的电绝缘性能、耐水性 能、耐溶剂性能和机械性能。 3.2.2 吸湿固化型聚氨酯涂料的生产（单包装） 吸湿固化型聚氨酯涂料是一种含 NCO 氰酸酯与相对分子质量较低的端羟基聚醚（由二元醇或三元醇缩聚而得）经逐步加成聚合反应而得。一般来讲，-NCO ：-OH=1.2～1.8

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