聚氨酯生产工艺流程
令狐文艳
摘要：
聚氨酯(Po1yurethane, PU)的发展。1937，德国Bayer 合成第一种聚氨酯热塑性塑料Durthane U40年代，制得了合成纤维贝纶U(Perlon U)。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。
聚氨酯是综合性能优秀的合成树脂之一。由于其合成单体品种多、反应条件温和、专一、可控、配方调整余地大及其高分子材料的微观结构特点，可广泛用于人造革、涂料、黏合剂、泡沫塑料、合成纤维以及弹性体,已成为人们衣、食、住、行以及高新技术领域必不可少的材料之一，其本身已经构成了一个多品种、多系列的材料家族，形成了完整的聚氨酯工业体系，这是其它树脂所不具备的。
关键词：原料规格、合成工艺、反应速率影响因素、蒸汽汽提反应单元论述
一、原料规格
聚氨酯树脂主要的原料是含异氰酸酯基（NCO）的多异氰酸酯(isocyanate)和含活泼氢的聚醚(ployether ployol )与聚酯多元醇(polyester ployol)。将以上两种基本原料进行化
学改性，这种改性的多元醇中间体，可制成具有特殊工艺和特殊物理性能的聚氨酯树脂，从而增加聚氨酯品种与应用领域。除以上原料外，聚氨酯树脂产品广泛采用催化剂、交联剂、扩链剂、发泡剂等助剂，可通过聚氨酯树脂生产工艺、降低成本，延长使用寿命，增加品种等。
一、结构特点
在分子结构中含有异氰酸酯基团(－N＝C＝O）的化合物，均称为异氰酸酯（isocyanate）,其结构通式如下：
R－（NCO）n
式中R为烷基、芳基、脂环基等；n＝1、2、3….整数。在聚氨酯材料合成中，主要使用n≥2的异氰酸酯化合物。二、异氰酸酯的分类
（1）异氰酸酯基团数量
（2）异氰酸酯结构
（3）通用型有机异氰酸酯（TDI，MDI）
（4）是否黄变
1、非黄变型异氰酸酯
a.亚甲基型（XDI，TMXDI）
b.脂肪族和脂环族（HDI，TMHDI，HTDI）
2、黄变型异氰酸酯
芳香族异氰酸酯(TDI、MDI、PAPI)
二、合成工艺
三、反应速率影响因
催化剂的作用
在聚氨酯蓬勃发展的过程中，催化剂的作用功不可没。根据聚氨酯制品生产和用途的差异，选择使用催化剂的三种功能：
1、促进链增长反应
使液态的中、小分子量的化学原料．通过催化剂作用、使其迅速反应，分子链快速增长、形成高分子量的聚合物材料。
2、促进反应体系中某些特定的化学反应的反应速度。
如在聚氨酯泡沫体的合成中，促进-NCO与H2O的反应速度，使之快速反应产生大量二氧化碳气体；促进－NCO与多元醇端羟基间的反应，使之迅速生成氨基甲酸酯基团，分子链迅速增加，加速材料的凝胶速度。
3、调节反应速度
在聚氨酯合成的诸多复杂反应中，通过使用不同类型的催化剂，调节诸多竞争反应历程和平衡，促进设计的主反应的反应速度，减缓或抑制副反应的发生和进行，借助催化剂的功能，获得最佳分子结构的设计目的。
催化剂分类
（一）、OH和NCO比值当OH和NCO比值越接近1：1的时候，反应速率越快。在NCO：OH大于或小于1：1时，反应速率减缓。在OH：NCO＞1：1时，会提高制品硬度、热稳定性、弹性、机械强度等物性，却降低伸长率、拉伸强度，并且影响一些液体聚氨酯制品储存期。在OH：NCO＜1：1时，会提
高制品柔软手感、伸长率和剥离强度，却会降低硬度、耐磨等一些物性。此外，异氰酸酯和羟基化合物反应活性还受到各自分子结构的影响。各类羟基化合物反应活性为：伯羟基＞仲羟基＞叔羟基。 (二）、原料酸碱值对聚氨酯反应来说，原料的酸碱值会影响到与异氰酸酯的反应性。就聚醚多元醇和聚酯多元醇原料而言而言，酸值是残留的端羧基的量，它与异氰酸酯反应生成酰胺并释放二氧化碳，不仅会造成链的终止，还容易形成气泡。酸同时对反应催化产生不良的作用，而且降低制品的耐水解性能。合理的保持反应体系呈弱碱性，有利于反应的顺利进行。过高的碱值，会造成反应速率不好控制，严重影响生产进行和产品质量。（三）、催化剂就同品种催化剂而言，添加合理的催化剂用量，有利于控制合理的反应速率。催化剂过量，也会牺牲制品品质，某些有机锡类催化剂会影响制品耐水解性能。（四）、水分虽然很多聚氨酯配方有添加水分，但代表水分就是聚氨酯生产应该必须使用的原料。但对于聚氨酯反应来说，反应体系中混合物水分含量是必须严格控制的。因为随着水的用量增多，反应速率会增加。特别是在催化剂存在下，异氰酸酯与水的反应可加速进行。水与异氰酸酯反应活性尽管比伯羟基低，却与仲羟基相当。在聚氨酯泡沫塑料以外的聚氨酯制品生产中，水完全是必须严格控制的，因为水与异氰酸酯反应，会生成不稳定的氨基甲酸，易再分解成二氧化碳和胺。另外在预聚体中，水分还会降低预聚体中NCO的含量。（五）、官能团官能团
越大，反应速率越快，同时物料粘度越高。（六）、分子量在官能团等条件相同的情况下，分子量越小，反应活性越高。（七）、二醇与二胺二醇与二胺反应速率相差很大，二醇活性比二胺低很多。尤其是脂肪族伯胺与异氰酸酯反应的活性特别快，一般很难控制，所以常用活性比较低的芳香族二胺。（八）、温度一般来说，反应温度越高，反应速率越高。但实际中，聚氨酯反应温度控制在60-100℃之间。因为超过130℃，特别是线性分子链反应易出现不良问题，产生支化和交联，并影响分子间的规整性。低于60℃，反应速率很慢，不利反应进行。（九）、其他溶剂极性越大，影响反应速率越慢，反之越快；固含量越低，反应速率越小，反之越快；物料粘度越高，反应速率越慢；搅拌速度快，反应快；硬度（模量）越高，反应速率越快；
四、蒸汽汽提反应单元论述
汽提法让废水与水蒸汽直接接触，使废水中的挥发性有毒有害物质按一定比例扩散到气相中去，从而达到从废水中分离污染物的目的。汽提法的基本原理与吹脱法相同，只是所使用的介质不同，汽提是借助于水蒸汽介质来实现的。
汽提法分离污染物的工艺视污染物的性质而异，一般可归纳为以下两种： 1、简单蒸馏对于与水互溶的挥发性物质，利用其在气——液平衡条件下，在气相中的浓度大于在液相中的浓度这一特性。通过蒸汽直接加热，使其在沸点（水与挥发物两沸点之间的某一温度）下，按一定比例富集于气相。 2 、蒸
汽蒸馏对于与水互不相溶或几乎不溶的挥发性污染物。利用混合液的沸点低于两组分沸点这一特性，可将高沸点挥发物在较低温度下加以分离脱除。