聚氨酯的化学原理

聚氨酯及其特点聚氨酯及其特点00聚氨酯及其特点1．聚氨酯聚氨酯是一类含有重复的氨基甲酸酯链段的高分子化合物。

应当注意的是，它是一大类聚合物的统称。

它是由含有-NCO基团的异氰酸酯与含有活泼氢的化合物反应的产物。

利用这类反应可以得到的产品有聚氨酯软泡(俗称海绵)、硬泡、弹性体、微孔泡沫、自结皮泡沫、黏合剂、涂料、纤维等。

这些产品的应用领域涉足工业、农业、日常生活、国防等国民经济及军事等各领域。

就其应用的广泛程度及其应用的跨度而言，几乎没有另外一种合成材料能与之相提并论。

这些都离不开其独特的制造方法和优异的物理性能以及合理的经济指标，这对于其迅速的发展速度起到极大地推动作用。

我国的聚氨酯工业虽然比较发达国家而言，起步很晚，但是增长速度之快已经令世界震惊。

在近20年间，其平均增长速度超过了12％，有的品种则达到了20％以上。

在建筑行业的应用也取得了惊人的进展，尤其是在建筑的保温方面，近年来已成为了重要的并广为人知的材料。

2．聚氨酯泡沫--其应用如何氨酯泡沫是聚氨酯大类中，最为重要的子项之一，也是聚氨酯中最主要的品种。

聚氨酯泡沫又可分作诸多子项，但一般分作硬质泡沫(简称"硬泡")，软质泡沫(简称"软泡")和半硬质泡沫。

其中硬泡是建筑领域最为重要的一种材料，它是一种具有一定刚性的泡沫塑料严品，其主要用于保温、充填和隔声等。

在保温方面的应用有：冰箱、热水器、太阳能、水箱、建筑屋面、冷库、活动板房、冷藏车、保温集装箱、粮库保温、啤酒罐体及桶类、城市集中供热管道、化工管、罐类、船舶等。

在充填方面的应用有：防盗门及车库门内夹层的充填，建筑物穿壁管、线的封堵，雷达天线罩，矿井封闭，隧道的防水渗透及顶板加固材料等。

用于隔声方面有：大型建'筑物，如会议厅、游泳馆，剧场等天花板，机车顶部的吸声等。

软．泡是一类柔性聚氨酯泡沫、其品种主要有大块软泡(俗称"海绵")、高回弹软泡、自结皮泡沫以及热模塑软泡。

聚氨酯是含有氨基甲酸酯链段的有机高分子材料。

聚氨酯（Polyurethane ，英文简称PU）是一种由多异氰酸酯和多元醇反应并具有多个氨基甲酸酯链段的有机高分子材料，其原材料可分为异氰酸酯类（如MDI 和TDI）、多元醇类（如PO 和PTMEG）和助剂类（如DMF）。

聚氨酯材料与传统材料性能比较：相比较材料聚氨酯性能优越之处金属材料重量轻、耐腐蚀、加工费用低、耐损耗、噪音低塑料耐磨、不发脆、具有弹性记忆橡胶耐切割、耐撕裂、高承载性、耐臭氧、透明或半透明、耐磨、可灌封、可浇注二、聚氨酯的上下游产业链（聚氨酯上游原料+ 聚氨酯下游制品）（一）聚氨酯上游原料（二）聚氨酯下游制品一个更具体的图三、聚氨酯产业链总结一个简单的图：聚氨酯弹性体：大分子主链上含有较多氨基甲酸酯基官能团（-NH-COO-）的弹性体聚合物，是由交替的软、硬段组成的多嵌段共聚物，其结构通式为(A-B)n。

其中A是相对分子质量500-3000的聚醚或聚酯多元醇，B为硬段，由异氰酸酯与小分子扩链剂（醇或胺）反应而成。

特别性能：耐磨、耐水、耐油、耐腐蚀、耐老化、耐辐射、耐低温、强度大，硬度和拉伸率可调范围宽。

是性能优良的塑料。

主要内容1、合成方法：一步法、预聚体法、半预聚体法。

2、原料：多元醇、异氰酸酯、扩链剂、催化剂、增塑剂、阻燃剂、填料。

3、弹性体种类：CUP（浇注型）TPU（热塑型）MPU（混炼型）4、决定弹性体性能的因素。

5、弹性体常见问题以及原因分析。

化学反应原理：①R-NCO+R’-OH=R-NHCOO-R’ （扩链反应）异氰酸酯醇聚氨酯②R-NCO+R’-NH2=R-NH-CO-NH-R’ （固化反应）异氰酸酯胺（扩链剂）脲③R-NCO+H2O =R-NH2+CO2 （发泡反应、原料含水）异氰酸酯水胺二氧化碳原料含水会发生③和②反应，即产生气泡又会使预聚体固化，即损坏设备，又破坏原料，因此原料含水要严格控制。

一步法预聚体法多元醇：聚酯：PEA（己二酸乙二醇酯）PCL（聚己内酯）聚醚：PTMG（四氢呋喃醚）PPG（聚丙二醇）聚碳酸酯多元醇：PCDL可用于弹性体、胶黏剂异氰酸酯：TDI、MDI、特殊异氰酸酯扩链剂：①胺类（TDI型弹性体）：MOCA（苏州湘园化工）、E-300端氨基聚醚②醇类（MDI型、胶黏剂里较多使用）：BDO、HQEE③醇胺类：三乙醇胺、三异丙醇胺催化剂：①叔胺类-催化异氰酸酯和水反应既发泡反应脂肪胺类、脂环胺类，芳香胺类、醇胺类常用的有三亚乙基二胺A33、二甲基氨基乙基醚A1、二甲基环己胺4#、DMP-30在弹性体内有胺类扩链剂存在下基本不使用催化剂。

聚氨酯的化学原理聚氨酯实际上是各种不同类型的异氰酸酯与含活性氢化合物生成的加聚物;因此,聚氨酯胶粘剂在制备与固化过程式中,都要发生异氰酸酯与活化氢化合物的反应,所以聚氨酯化学是异氰酸酯的反应为基本原理;一、异氰酸酯的化学反应1、异氰酸酯与羟基的反应异氰酸酯能与醇、多元醇、聚醚、聚酯等含羟基化合物的活性氢反应,生成氨基甲酸酯;这类反应是聚氨酯胶粘剂合成与固化的基本反应;在些类反应中空间位阻对反应影响很大,异氰酸酯与伯羟基的反应十分迅速,比仲羟基快3倍,比叔羟基快200倍;2、异氰酸酯与水的反应;异氰酸酯与水的反应首先生成不稳定的氨基甲酸,然后分解成二氧化碳和胺;如果异氰酸酯过量,可继续反应生成取代脲反应如下：R—NCO + H2O → R—NHCOOH → R—NH2 + CO2R—NCO + RNH2 → R—NHCONH—R单组分湿固化型聚氨酯胶粘剂就是利用上述反应进行固化,而对于双组分聚氨酯胶粘剂在潮湿环境中粘接,胶层容易产生气泡,粘接强度可降低10%~20%3、异氰酸酯与胺基的反应异氰酸酯与胺基的反应生成脲,由于伯胺反应活性太大,在聚氨酯胶粘剂中常用活性较小的芳香二胺如MOCA等,作为异氰酸酯基封端预聚体的固化剂;4、异氰酸酯与羧基的反应异氰酸酯与羧基的反应的活性低于伯羟基或水,首先反应生成酸酐,然后分解成酰胺和二氧化碳这对粘接不利;若在异氰酸酯和羧酸二者之中仅其一是芳香族的它们在室温下反应时则主要生成酸酐、脲和二氧化碳;5、异氰酸酯与脲的反应;异氰酸酯与取代脲的反应生成缩二脲聚氨酯胶粘剂在较高温度>1000C下可产生支化或交联、能提高粘接强度;6、异氰酸酯与酚的反应;异氰酸酯与酚的反应要比与羟基的反应迟缓,即使在50~700C下其反应速度也很慢;然而可用叔胺或氯化铝催化反应速度;为个反应有催化剂存在且较高温度下为可逆反应,可用于制备封闭型异氰酸酯胶粘剂;7、异氰酸酯与酰胺的反应异氰酸酯与酰胺的反应活性很低,仅在1000C时才有一定的反应速度,并且生成酰基脲;8、异氰酸酯与氨基甲酸酯的反应异氰酸酯与氨基甲酸酯的反应活性比脲低,只有在高温120~1400C或者在有选择性催化剂作用下,异氰酸酯与氨基甲酸酯才有足够的反应速度,并经聚合反应生成脲基甲酸酯;9、异氰酸酯的二聚反应芳香族异氰酸酯彼此作用聚合二聚体；二聚体反应是一个可逆的反应,在高温下可解聚成原来的异氰酸酯,利用这个反应可制成室温稳定而高温固化的聚氨酯胶粘剂;MDI和TDI在室温下如果没有催化剂存在,很难生成二聚体,可用三烷基膦和叔胺如吡啶催化二聚反应;10、异氰酸酯的三聚反应异氰酸酯在有醋酸钙、醋酸钠、甲酸钠、三乙胺以及某些金属化合物等催化剂存在下可以发生环化反应,生成稳定的三聚体—异氰脲酸酯;反应是不可逆的,在150~2000C时仍有很好的稳定性,可以利用异氰酸酯的三聚反应引入支链和环型结构,提高聚氨酯胶粘剂的耐热性和耐化学介质性;11、异氰酸酯的缩聚反应在氧化膦催化剂存在下,即合温度较低,二异氰酸酯经缩聚反应可生成碳化二来胺,并放出二氧化碳;此反应可用于制备MDI为基础的碳化二亚胺,可制得液化MDI;碳化二来胺是聚酯型聚氨酯的一种很好的水解稳定剂,由于聚酯型聚氨酯存在着游离羧酸,客观存在是使聚氨酯加速水解的促进剂,而碳化二亚胺很容易与这种游离羧酸反应,并生成稳定的酰脲,从而提高了聚氨酯胶粘剂的耐水性;二、异氰酸酯的溶解渗透性异氰酸酯能溶于很多有机溶剂,而且异氰酸酯分子体积小,容易扩散渗入到被粘物中,从而提高粘合力三、形成氢键增大粘合力多异氰酸酯与聚酯或醚多元醇反应生成的聚氨酯具有很强的极性,其中的氨酯、脲、酯、醚等基团能形成氢健,对多种表面都有良好的湿润性,产生很大的粘合力;四、聚氨酯结构对性能的影响聚氨酯是由软链段和硬链段组成的嵌段共聚物;软链段为聚酯醚多元醇组成,硬链段为多异氰酸酯或其与低分子扩链剂组成;由于两种链段的热力学不相容性,则产生微观相分离的两相结构,而表现出独特的粘弹行为;聚氨酯的硬段起增加作用,软段则贡献柔韧性;聚氨酯的优异性能主要是微相区形成的结果,而不完全是因硬段与软段之间的氢键所致;由于酯基的极性大,内聚能高,分子作用力大,因此聚酯型聚氨酯比聚氨酯具有较高的强度和硬度;又因醚键较易内旋转,柔顺性较好,致使聚醚型聚氨酯低温性能极好;酯基比醚键易水解,故聚醚型聚氨酯比聚酯型耐水解性能好;。

聚氨酯的化学原理公司标准化编码 [QQX96QT-XQQB89Q8-NQQJ6Q8-MQM9N]聚氨酯的化学原理聚氨酯实际上是各种不同类型的异氰酸酯与含活性氢化合物生成的加聚物。

因此，聚氨酯胶粘剂在制备与固化过程式中，都要发生异氰酸酯与活化氢化合物的反应，所以聚氨酯化学是异氰酸酯的反应为基本原理。

一）、异氰酸酯的化学反应1、异氰酸酯与羟基的反应异氰酸酯能与醇、多元醇、聚醚、聚酯等含羟基化合物的活性氢反应，生成氨基甲酸酯。

这类反应是聚氨酯胶粘剂合成与固化的基本反应。

在些类反应中空间位阻对反应影响很大，异氰酸酯与伯羟基的反应十分迅速，比仲羟基快3倍，比叔羟基快200倍。

2、异氰酸酯与水的反应。

异氰酸酯与水的反应首先生成不稳定的氨基甲酸，然后分解成二氧化碳和胺。

如果异氰酸酯过量，可继续反应生成取代脲反应如下：R—NCO + H2O → R—NHCOOH → R—NH2 + CO2R—NCO + RNH2 → R—NHCONH—R单组分湿固化型聚氨酯胶粘剂就是利用上述反应进行固化，而对于双组分聚氨酯胶粘剂在潮湿环境中粘接，胶层容易产生气泡，粘接强度可降低10%~20%3、异氰酸酯与胺基的反应异氰酸酯与胺基的反应生成脲，由于伯胺反应活性太大，在聚氨酯胶粘剂中常用活性较小的芳香二胺如MOCA等，作为异氰酸酯基封端预聚体的固化剂。

4、异氰酸酯与羧基的反应异氰酸酯与羧基的反应的活性低于伯羟基或水，首先反应生成酸酐，然后分解成酰胺和二氧化碳这对粘接不利。

若在异氰酸酯和羧酸二者之中仅其一是芳香族的它们在室温下反应时则主要生成酸酐、脲和二氧化碳。

5、异氰酸酯与脲的反应。

异氰酸酯与取代脲的反应生成缩二脲聚氨酯胶粘剂在较高温度（>1000C）下可产生支化或交联、能提高粘接强度。

6、异氰酸酯与酚的反应。

异氰酸酯与酚的反应要比与羟基的反应迟缓，即使在50~700C下其反应速度也很慢。

然而可用叔胺或氯化铝催化反应速度。

为个反应有催化剂存在且较高温度下为可逆反应，可用于制备封闭型异氰酸酯胶粘剂。

聚氨酯的化学原理聚氨酯实际上就是各种不同类型的异氰酸酯与含活性氢化合物生成的加聚物。

因此,聚氨酯胶粘剂在制备与固化过程式中,都要发生异氰酸酯与活化氢化合物的反应,所以聚氨酯化学就是异氰酸酯的反应为基本原理。

一)、异氰酸酯的化学反应1、异氰酸酯与羟基的反应异氰酸酯能与醇、多元醇、聚醚、聚酯等含羟基化合物的活性氢反应,生成氨基甲酸酯。

这类反应就是聚氨酯胶粘剂合成与固化的基本反应。

在些类反应中空间位阻对反应影响很大,异氰酸酯与伯羟基的反应十分迅速,比仲羟基快3倍,比叔羟基快200倍。

2、异氰酸酯与水的反应。

异氰酸酯与水的反应首先生成不稳定的氨基甲酸,然后分解成二氧化碳与胺。

如果异氰酸酯过量,可继续反应生成取代脲反应如下:R—NCO + H2O → R—NHCOOH → R—NH2 + CO2R—NCO + RNH2 → R—NHCONH—R单组分湿固化型聚氨酯胶粘剂就就是利用上述反应进行固化,而对于双组分聚氨酯胶粘剂在潮湿环境中粘接,胶层容易产生气泡,粘接强度可降低10%~20%3、异氰酸酯与胺基的反应异氰酸酯与胺基的反应生成脲,由于伯胺反应活性太大,在聚氨酯胶粘剂中常用活性较小的芳香二胺如MOCA等,作为异氰酸酯基封端预聚体的固化剂。

4、异氰酸酯与羧基的反应异氰酸酯与羧基的反应的活性低于伯羟基或水,首先反应生成酸酐,然后分解成酰胺与二氧化碳这对粘接不利。

若在异氰酸酯与羧酸二者之中仅其一就是芳香族的它们在室温下反应时则主要生成酸酐、脲与二氧化碳。

5、异氰酸酯与脲的反应。

异氰酸酯与取代脲的反应生成缩二脲聚氨酯胶粘剂在较高温度(>1000C)下可产生支化或交联、能提高粘接强度。

6、异氰酸酯与酚的反应。

异氰酸酯与酚的反应要比与羟基的反应迟缓,即使在50~700C下其反应速度也很慢。

然而可用叔胺或氯化铝催化反应速度。

为个反应有催化剂存在且较高温度下为可逆反应,可用于制备封闭型异氰酸酯胶粘剂。

7、异氰酸酯与酰胺的反应异氰酸酯与酰胺的反应活性很低,仅在1000C时才有一定的反应速度,并且生成酰基脲。

聚氨酯发泡大体原理史章华绪言：聚氨酯是由异氰酸根( R-NCO ) 并氰酸酯与氢氧根(R’- OH) 聚醚多元醇反映结合后形成的R –- NCO -–R’。

O H 应后产品的性能那么决定于R，R’两个分子基组及分子间的聚合程度于是就产生了各类有发泡的、有不发泡的、软的、硬的成品。

了发生反映的两样基础原料，固然还少不了助剂来调解操纵反映的进程与速度，它们确实是：. 催化剂。

广义说有两种：氨催化剂负责调剂初期反映速度( 亦即乳白时刻)。

锡催化剂调剂后期反映速度(亦即胶化或亦称拔丝时刻)硅油。

众所周知，清水吹不起泡，但香皂水却能，这是因为香皂水的表面张力小才能出泡来，要使混合液发泡，就必需对表面张力严加操纵。

. 架链剂。

上文提过的R-NCO-OH-R’是一个分子。

必需要适当的串联及并连成高分子才能呈现好性能。

. 阻燃剂,聚氨酯是有机原料，遇火燃烧是必然的，为了提高泡的阻燃性有必要加入燃剂。

飞机上的座垫，及宾的床垫都规定了很高的阻燃性.发泡剂。

当异氰酸酯与水反映后，就会释放出二氧化碳CO2这确实是发泡的原动力。

.此同时，亦产生尿素这是个很硬的分子太多了会阻碍成形泡的性能。

取得更大的发泡量，就要借重于非反映式的发泡剂，Rll是一种冷媒,点是24 0 C是一种普遍利用的发泡剂。

原料必需恒温于20 ～22О0C (低过Rll的沸点)，混合反映后，发出的热使Rll沸腾，于是发起泡来.由于真正发生化学反映的原材料只是异氰酸酯与聚醚多元醇，因此大多数的原料供给商都把全数的原材料概分为两种。

第一种确实是异氰酸酯R-NCO，俗称黑料-因为异氰酸酯沾上手后,会形成黑斑，几日不散。

第二种确实是把其他的原料，如聚醚多元醇、催化剂、硅油、架链剂、阻燃剂、发泡剂照比例预混好后，称为组合聚醚多元醇，或称白料。

常有人喜爱用英文字母A组份、B组份来称号异氰酸酪与多元醇。

若是你也想这么称号,你必需要很警惕，确信你的交谈对象是具有一样的熟悉。

聚氨酯的化学原理
引言概述：
聚氨酯是一种重要的高分子材料，其在广泛的应用中发挥着关键的作用。

聚氨酯是由异氰酸酯与多元醇反应而成的聚酯或聚醚类化合物。

它的化学结构以及与其他聚合物的比较，对其性质和应用具有重要影响。

正文内容：
1.聚氨酯的化学结构
1.1异氰酸酯基团
1.2多元醇基团
1.3聚氨酯链的形成
2.聚氨酯的制备方法
2.1正常反应
2.2高固含量方法
2.3双NCO反应
2.4前驱体法
2.5直接脱水聚合法
3.聚氨酯的性质
3.1物理性质
3.2化学性质
3.3热性质
3.4机械性能
3.5电气性能
4.聚氨酯的应用领域
4.1造型材料
4.2弹性体
4.3粘合剂
4.4涂料
4.5泡沫材料
5.聚氨酯的改性方法
5.1填充
5.2添加剂
5.3合成方法的改进
5.4聚氨酯与其他材料的复合
总结：
聚氨酯具有独特的化学结构和一系列优异的性能，使其成为众多领域中不可或缺的材料。

它的化学结构通过异氰酸酯基团与多元醇基团的反应形成聚氨酯链。

聚氨酯的制备方法多种多样，包括正
常反应、高固含量方法、双NCO反应、前驱体法和直接脱水聚合法。

聚氨酯的性质包括物理性质、化学性质、热性质、机械性能和电气性能等。

在应用方面，聚氨酯主要用于造型材料、弹性体、粘合剂、涂料和泡沫材料等领域。

聚氨酯的改性方法也在不断发展，包括填充、添加剂、合成方法的改进和与其他材料的复合等。

聚氨酯的化学原理及其应用领域将继续推动其在众多领域的发展与应用。