聚氨酯概况
一、聚氨酯定义
聚氨酯： 凡是在大分子主链中含有氨基甲酸酯基的聚合物称为聚氨基甲酸酯，简称聚氨酯。
分类：聚酯型聚氨酯; 聚醚型聚氨酯。
聚酯型聚氨酯：以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：以异氰酸酯和端羟基聚醚为原料制备的聚氨酯。
二、聚氨酯生产常用原料简介
己二酸（AA）
1、物理性质：
白晶体或结晶粉末，略有酸味，微溶于水、环己烷，溶于丙酮、乙醇、乙醚。不溶于苯、石油醚。熔点152℃，沸点330.5℃（760mmHg），比重1.360（20/4℃），闪点196℃。
2、用途：
AA主要用于生产尼龙（纤维和树脂），约占总生量的70%以上，聚氨酯行业中AA 的用量只约
20%，余下的用于增塑剂、造纸、药物等方面生产。
在PU行业中，AA用于生产PU革用树脂、鞋底原液、弹性体、胶粘剂和油漆等方面。
二苯基甲烷-4,4’-二异氰酸酯（MDI）
1、物理性质：
白到微黄结晶体（或粉末）。溶于丙酮、苯、甲苯、氯苯、硝基苯、煤油、乙酸乙酯等，比重1.197（70℃），凝固点38-39℃，沸点190℃（5mmHg）。
2、用途：
MDI只用于聚氨酯行业中，其应用范围是：弹性体、纤维、革用树脂、鞋底原液、胶粘剂和油漆等方面。
多亚甲基多苯基多异氰酸酯（PAPI）
1、物理性质：
棕粘稠液体，溶于丙酮、苯、甲苯、氯苯、硝基苯、煤油、乙酸乙酯等，比重1.23（25℃）。
2、用途：
在PU行业中，PAPI主要用于生产硬泡，此外还可用于胶粘剂、铺装材料等。
甲苯二异氰酸酯（TDI）
1、物理性质
无至淡黄液体，有强烈刺激性气味。可溶于醚、丙酮、苯、四氯化碳、氯等。与水、醇及胺等反应，比重1.2244（20/4℃），熔点19.5-21.5℃，沸点251℃（760mmHg）。
2、用途：
TDI的主要用途是生产PU泡沫，约占TDI总量的80%以上。此外还用于胶粘剂、弹性体、油漆、固化剂等方面。
N,N-二甲基甲酰胺（DMF）
1、物理性质：
无透明液体，有氨气味，溶于水、乙醇、乙醚、氯仿等大多数有机溶剂，微溶于苯。溶解能力强，被称为万能有机溶剂。比重0.9445g/cm3（25/4℃），熔点-61℃，沸点153℃，折射率为1.4269。
2、用途：
DMF主要用于革用树脂的合成和PU皮革生产加工方面，约占总量的90%以上，余下的用于医药和分析方面。
1，4—丁二醇（BDO）
1、物理性质：
无粘稠油状液体，味苦，有吸湿性，无气味。可溶于水、甲醇、乙醇和丙酮，微溶于乙醚，不易挥发。比重为1.016g/cm3(20/4℃)，凝固点为20.9℃，沸点为228℃，折射率为1.4446（25℃）。
2、用途：
用于制造聚酯多元醇、不饱和树脂、药物、染料、化妆品及油漆等。
多元醇
一）：聚酯多元醇
1、分类：
聚酯多元醇的种类繁多，根据其结构来分可分为三大类：聚酯多元醇类（主要是己二酸系列）， 聚ε—己内酯类，聚碳酸酯类。
聚酯多元醇是由二元酸与二元醇或三元醇经酯化、缩聚成一定分子量的端羟基高聚物。
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聚ε—己内酯类是ε—己内酯在催化剂（有机钛类、辛酸亚锡）存在下，由起始剂（二醇或二胺）开环聚合成线性的端羟基或端胺基高聚物。
聚碳酸酯类是1，6—己二醇与二苯基碳酸酯经酯交换、缩聚而成的聚碳酸己二醇酯二醇。
2、聚酯多元醇生产工艺：
3、聚酯多元醇主要品种：见表1：
表 1：常见的聚酯多元醇
聚酯多元醇 名称 | 代号 | 状态 |
聚己二酸乙二醇酯二醇 | PEA | 白蜡状固体 |
聚己二酸乙二醇—丙二醇酯二醇 | PEPA | 白蜡状固体 |
聚己二酸二乙二醇酯二醇 | PDA | 浅黄粘稠液体 |
聚己二酸乙二醇二乙二醇酯二醇 | PEDA | 白或浅黄油状物 |
聚己二酸1，4—丁二醇酯二醇 | PBA | 白蜡状固体 |
聚己二酸乙二醇—1，4—丁二醇酯二醇 | PEBA | 浅黄油状物 |
聚己二酸1，2—丙二醇酯二醇 | PPA | 浅黄粘稠液体 |
聚己二酸新二醇—1，6—己二醇酯二醇 | PNHA | 浅黄油状物或白蜡状固体 |
聚己二酸蓖麻油酯二醇 | PCA | 浅黄油状物 |
聚ε—己内酯二醇 | PCL | 白蜡状固体或浅油状物 |
聚碳酸—1，6—己二醇酯二醇 | PHC | 浅蜡状固体 |
二）：聚醚多元醇（PPG）：
1、分类：
聚醚多元醇品种很多，根据其特性来分可分为四大类：
第一类：普通氧化丙烯为基的聚醚多元醇。
第二类：特种氧化丙烯为基的聚醚多元醇。
第三类：四氢呋喃为基的聚醚多元醇。
第四类：丁二烯为基的聚醚多元醇。
2、聚醚多元醇生产原料：
聚醚多元醇的生产原料只有三种：
第一种：含氧的环化物：主要有：环氧乙烷、环氧丙烷、四氢呋喃等。
第二种：含活泼氢的起始物：主要有：乙二醇、丙三醇、季 四醇、乙二胺、芳胺等。
第三种：离子型催化剂：主要有：KOH、NaOH、FeCl3、AlCl3、BF3等
3、主要的聚醚多元醇品种：见表2：
表2：主要的聚醚多元醇品种
聚醚多元醇名称 | 用途 |
聚氧化丙烯二醇 | 泡沫塑料、胶粘剂、铺装材料 |
聚氧化丙烯三醇 | 泡沫塑料、胶粘剂、铺装材料 |
聚氧化丙烯— 蓖麻油多元醇 | 耐水解弹性体、胶粘剂 |
聚氧化丙烯四醇 | 硬泡 |
聚氧化丙烯五醇 | 耐高温硬泡 |
聚氧化丙烯六醇 | 耐高温硬泡 |
聚氧化丙烯八醇 | 耐高温硬泡 |
高活性聚醚多元醇 | 高回弹、自结皮、RIM注射弹性体 |
填充聚醚多元醇 | 高承载、高模量、高弹性泡沫塑料 |
端胺基聚醚多元醇 | 快速模注弹性体、喷涂弹性体 |
阻燃聚醚多元醇 | 阻燃泡沫塑料 |
聚四氢呋喃二醇 | 弹性体、氨纶 |
四氢呋喃—氧化丙烯共聚二醇 | 胶粘剂、弹性体 |
聚丁二烯二醇 | 胶粘剂、弹性体 |
三、聚氨酯制品的生产和用途概述
聚氨酯用途很广，涉及的产品有：泡沫塑料、弹性体、涂料、胶粘剂、纤维、合成皮革等。这些制品广泛应用于工、农业，运输、建筑以及日常生活用品等行业中。下面简单概述一下聚氨酯的有关用途。
（一）泡沫塑料
1、生产原理
（1）：ONC—R—NCO + H2O ONC—RNHCOOH ONC—R—NH2 + CO2
ONC—R—NCO + R—NH2 ONC—RNHCONHR
（2）：ONC—R—NCO + HO—R1—OH + ONC—R—NCO
ONC—R—NH—R1—NH—R—NCO
2、生产工艺
按聚氨酯泡沫的生产工艺，可分为一步法、预聚体法（两步法）两种；按生产机械的种类，可分为间歇法、连续法两种。常见的箱式发泡是间歇式一步法。其生产流程如下：
3、各组份作用：
1）、聚醚多元醇：是泡沫塑料的主要原料之一，与异氰酸酯反应，生成氨基甲酸酯，使分子链增长形成
聚氨酯。构成泡沫体的主体骨架。
2）、TDI（T—80：是泡沫塑料的主要原料之一，其作用有：
第一：与异氰酸酯反应，生成氨基甲酸酯，使分子链增长形成聚氨酯。构成泡沫体的主体骨架。
第二：与水反应，放出CO2，形成泡沫塑料中泡孔。
第三：过量的—NCO与脲、氨基甲酸酯中的活泼氢反应，生成缩二脲和脲基甲酸酯，使聚合物分子链接连起来，形成聚合物网络结构，起交联作用，赋予泡沫体强度。
3）、发泡剂：发泡剂有两类：水和物理发泡剂。
水：与异氰酸酯反应，生成脲基甲酸酯，形成泡沫体的主体骨架之一。同时反应中放出的CO2，形成泡沫塑料中泡孔。
物理发泡剂：常用的有：F11（三氯一氟甲烷），二氯甲烷等。其作用是：其一：起发泡作用；其二是带走热量或减少放热量，防止泡沫烧心或燃烧。
4）、催化剂：用来调整和平衡在泡沫形成过程中，发生的发泡和聚合凝胶两种反应速率。
以克服泡沫中的各种问题。同时为了加快反应速度，缩短生产时间。
5）、填料：降低成本和提高泡沫强度、耐热性能。
6）、硅油：属于表面活性剂系列。
4、应用领域：
1）、垫材：软泡用于家具座椅、沙发，汽车座垫、靠背、扶手，床垫等。
2）、软泡可用作隔音材料、鞋内衬等织物复合材料、玩具、过滤材料和高档仪器的包装材料等方面。
3）、硬泡可用于冰霜、冷藏方面的绝热材料，工业管道、贮罐的保温材料，以及汽车的车门板、行李箱盖、发动机盖板等。
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