非异氰酸酯聚氨酯的合成

200万米/年聚氨酯合成革厂的工艺设计摘要聚氨酯（PU）合成革属于聚氨酯弹性体的一类，其工业化工艺生产方法主要有干法和湿法两大类。

通过对PU合成革的发展历史、性能、应用市场的了解，确定年产200万米聚氨酯合成革的生产工艺设计。

主要从其生产配方、生产工艺流程开始设计,进一步进行PU合成革生产中的物料衡算和能量衡算。

从而确定聚氨酯合成革生产的技术参数、工艺流程和主要设备的选择。

同时还对聚氨酯合成革生产企业的三废处理和安全技术进行设计。

关键词：聚氨酯（PU）合成革干法湿法AbstractPolyurethane synthetic leather (PU) belongs to a class of polyurethane elastomer, the industrialized production method mainly has two kinds of dry and wet. Through the synthetic leather development history, performance, application market understanding of PU, determine the design process with an annual output of 2000000 meters of polyurethane synthetic leather. Mainly from the production formula, process design; further PU synthetic leather material balance in production and energy balance. In order to ，determine the parameters of polyurethane synthetic leather technology, production process and main equipment selection. At the same time also synthesis design leather waste treatment and safety technology production enterprise of polyurethane.Keywords：polyurethane(PU) Synthetic leather dry process wet process第一章综述1.1聚氨酯聚氨酯合成革的原料——聚氨酯(以下简称为PU)树脂是聚氨基甲酸酯的简称。

聚氨酯弹性体工艺流程一、聚氨酯弹性体的概述二、聚氨酯弹性体的主要原料三、聚氨酯弹性体主要生产设备四、模具的加工五、聚氨酯弹性体生产工艺流程六、生产过程中注意事项一、聚氨酯弹性体的概述所谓弹性体是指玻璃化温度低于室温，扯断伸长率＞50％，外力撤出后复原性比较好的高分子材料，而玻璃化温度高于室温的高分子材料称为塑料。

在弹性体中，其扯断伸长率较大〈＞200％）、100%定伸应力较小<如＜30Mpa）、弹性较好的可称为橡胶。

所以弹性体是比橡胶更为广泛的一类高分子材料。

聚氨酯弹性体，又称聚氨酯橡胶是弹性体中比较特殊的一大类，其原材料品种繁多，配方各种各样,可调范围很大。

聚氨酯弹性体硬度范围很宽，低至绍尔A10以下的低模量橡胶,高至绍尔D85的高抗冲击橡胶弹性材料。

所以聚氨酯弹性体的性能范围很宽，是介于从橡胶到塑料的一类高分子材料.二、聚氨酯弹性体主要原材料聚氨酯弹性体用的原料主要是三大类,即低聚物多元醇、多异氰酸酯和扩链剂<交联剂）.除此之外，有时为了提高反应速度，改善加工性能及制品性能,还需加入某些配合剂。

下面只对生产的聚氨酯鞍座所用原材料进行具体描述。

反应过程：多元醇与二异氰酸酯反应，制成低分子量的预聚体;经扩链反应，生成高分子量聚合物;然后添加适当的交联剂,生成聚氨酯弹性体.其工艺流程如下：2。

1 低聚物多元醇聚氨酯用的低聚物多元醇平均官能度较低，通常为2或2~3。

相对分子质量为400~6000，但常用的为1000～2000.主要品类有聚酯多元醇、聚醚多元醇、聚ε—己内酯二醇、聚丁二烯多元醇、聚碳酸酯多元醇和聚合物多元醇等。

它们在合成聚氨酯树脂中起着非常重要的作用。

一般可通过改变多元醇化合物的种类、分子量、官能度与分子结构等调节聚氨酯的物理化学性能。

2.1。

1聚酯多元醇聚酯多元醇简称聚酯,是聚氨酯弹性体最重要的原料之一.它是由二元羧酸和多元醇缩聚而成，最常用的二元羧酸是己二酸,最常用的多元醇有乙二醇、丙二醇、丁二醇、二乙二醇。

低温聚合物材料的合成及其应用研究随着社会的不断进步，人们对材料的需求也越来越高。

低温聚合物材料作为一种新型材料，近年来备受关注。

本文将介绍低温聚合物材料的合成及其应用研究，希望能够对大家有所帮助。

一、低温聚合物材料的定义低温聚合物材料是指在较低温度下即可进行聚合的一类材料。

目前，常见的低温聚合物材料有环氧树脂、丙烯酸酯、聚氨酯等。

由于其聚合温度较低，通常不需要高温和高压条件下的处理，因此具有较好的机械性能和耐热性能，并且具有优异的加工性能。

二、低温聚合物材料的合成方法1.环氧树脂的合成方法环氧树脂是一类非常重要的低温聚合物材料，其合成方法主要有两种：环氧化反应和环氧化合成反应。

其中，环氧化反应是指通过环氧化剂反应来合成环氧树脂，而环氧化合成反应是指通过环氧基团的合成来合成环氧树脂。

2.丙烯酸酯的合成方法丙烯酸酯是一种与丙烯酸具有相似结构的化合物，其合成方法通常有自由基聚合法、阴离子聚合法、阳离子聚合法等。

其中，自由基聚合法是最常见的一种方法，它可以通过引入引发剂来实现自由基聚合反应，从而合成丙烯酸酯。

3.聚氨酯的合成方法聚氨酯是一类由异氰酸酯和多元醇反应生成的聚合物，其合成方法主要有两种：预聚物法和直接聚合法。

其中，预聚物法是指先将异氰酸酯与多元醇处于反应状态，得到一种类似于大分子的低分子量固体物质，称为预聚物；而直接聚合法则是指将异氰酸酯和多元醇直接加入反应体系中进行反应，生成聚氨酯。

三、低温聚合物材料的应用低温聚合物材料在生产生活中有广泛的应用。

以下是几种常见的应用和案例：1.环氧树脂应用于建筑材料中环氧树脂可用于制造地坪、涂层、水泥混凝土修补材料、复合材料等建筑材料。

例如，环氧地坪具有耐磨、耐腐蚀、防滑等特点，在工厂、车间等场所广泛应用，可有效提高工作环境的卫生条件。

2.丙烯酸酯制备高分子材料中丙烯酸酯可用于制备各种高分子材料，例如聚丙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等。

这些高分子材料具有良好的耐久性和耐热性能，被广泛应用于汽车、建筑、电子等领域。

生物基聚氨酯材料的研究进展摘要：聚氨酯作为一种聚合物材料，广泛用于制革、鞋类、建筑、家具、家用电器、汽车等领域。

所使用的大多数低原料聚烯烃和聚硅氧烷来自不可再生的矿物资源，其大量消费助长了能源危机和环境污染。

寻找替代传统原料的可再生材料已成为发展聚氨酯材料技术的迫切需要。

生物原料用于聚氨酯配方，包括生物-基多甲基多、生物异氰酸酯、非异氰酸酯生物聚氨酯和生物填充。

生物物质对生物物质产品的回收利用有助于减少温室气体排放和实现低碳经济，这是聚氨酯材料工业发展的动力。

本文件概述了近年来聚氨酯研究的进展情况，分析了不同技术路线的特点和问题，并概述了该领域的技术发展情况。

关键词：生物基聚氨酯；材料；研究进展引言生物基聚氨酯是指合成中使用可再生生物质资源的聚氨酯品种,相关研究主要集中在生物基多元醇、生物基异氰酸酯以及生物基扩链剂制备3个方面。

其中,使用生物基扩链剂制备聚氨酯对于聚氨酯生物基含量的提升有限,在本文中不过多讨论。

生物基多元醇的研究相对成熟且具有巨大应用前景。

基于结构的不同,生物基异氰酸酯可分为脂肪族异氰酸酯、芳香族异氰酸酯,对称及非对称异氰酸酯,目前已开发出二聚酸改性的脂肪族异氰酸酯产品,但是这种异氰酸酯制备的聚氨酯还仅仅适用于涂料,不能用在泡沫,弹性体等领域。

芳香型及对称型异氰酸酯制备的聚氨酯比脂肪型和非对称型聚氨酯具有更高的模量和力学强度,但同时也存在长时间处于高温或自然光环境下易黄变的缺陷。

近些年,一种无光气参与的非异氰酸酯引起了人们的关注,为生物基聚氨酯的发展提供了新的可能。

1聚氨酯聚氨酯被称为聚氨酯(PU)，是工业生产中广泛使用的一种材料。

目前，聚氨酯材料在工业生产中占有重要地位，因为它具有良好的耐磨性、弹性和粘度，广泛用于食品加工、服装、建筑工程和国防工程等许多领域。

传统聚氨酯材料中使用的原材料是不可再生能源，具有相对高分子质量和高化学能量、降解困难、严重的环境损害以及长期以来对自然环境的不可逆转的影响等特点因此，研究容易降解和无害环境的聚氨酯材料是发展绿色材料的必然趋势。

聚氨酯基本理论知识一. 聚氨酯(polyurethane)大分子主链上含有许多氨基甲酸酯基：它由二（或多）异氰酸酯、二（或多）元醇与二（或多）元胺通过逐步聚合反应生成，除了氨基甲酸酯基(简称为氨酯基）外，大分子链上还往往含有 醚基、酯基、脲基、 酰胺基 等基团，因此大分子间很容易生成氢键。

二.聚氨酯主要原料1、异氰酸酯及其结构特征一、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N H C O O O C O O NH C ONH NH C O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1.异氰酸酯异氰酸酯（Isocyanate ）是一大类含有异氰酸基（—N=C=O ）的有机化合物。

异氰酸酯基由于其累积双键和碳原子两边的电负性很大的氮氧原子作用，使之具有很高的反应活性，能与绝大多数含活泼氢的物质发生反应。

常用的异氰酸酯主要有芳香族类和脂肪类两种。

⑴芳香族类的主要有：TDI （2, 4—甲苯二异氰酸酯或2, 6—甲苯二异氰酸酯）、MDI （二苯基甲烷- 4, 4’二异氰酸酯）、NDI （1,5—萘二异氰酸酯）、PAPI （多亚甲基多苯基多异氰酸酯）等；芳香族多异氰酸酯合成的聚氨酯树脂户外耐候性差，易黄变和粉化，属于“黄变性多异氰酸酯”，但价格低，来源方便，在我国应用广泛，如TDI 常用于室内涂层用树脂； 聚氨酯树脂中90%以上属于芳香族多异氰酸酯。

与芳基相连的异氰酸酯基对水和羟基的活性比脂肪基异氰酸酯基团更活泼。

基于TDI 的聚氨酯由于高的苯环密度，其力学性能也较脂肪族多异氰酸酯的聚氨酯更为优异。

以下是一些常用的产品。

（1）甲苯二异氰酸酯（tolulene diisocyanate ，TDI ）甲苯二异氰酸酯是最早开发、应用最广、产量最大的二异氰酸酯单体；根据其两个异氰酸酯（—NCO ）基团在苯环上的位置不同，可分为2,4-甲苯二异氰酸酯（2,4-TDI,简称2,4-体）和2，6-甲苯二异氰酸酯（2,6-TDI ，2,6-体）。

聚氨酯人造革主要分为干法聚氨酯人造革和湿法聚氨酯人造革。

所谓干法聚氨酯人造革，是指将溶剂型聚氨酯树脂中的溶剂挥发掉后，得到的多层薄膜加上底布而构成的多层结构体。

而湿法聚氨酯人造革，是将溶剂型聚氨酯，采用水中成膜法而得到的具有透气性和透湿性，又同时具有连续多孔层的多层结构体。

一、干法聚氨酯人造革（一）生产工艺流程注：1、离型纸发送2、离型纸贮存装置3、第一涂料台4、10M左右干燥箱5、第一组冷却辊6、第二涂料台7、15—20M干燥箱8、第二组冷却箱9、第三涂料台10、基布发送台11、贴合装置12、20—25M干燥箱13、第三组冷却辊14、剥离装置15、人造革卷取16、离型纸卷取离型纸法聚氨酯人造革生产原理是将不同性能的面、底层配合液利用刮刀涂覆在离型纸上，面料经过干燥、冷却工艺后，再涂覆上粘合层底料，利用基布发送贴合装置将基材与底料复合，经过干燥、冷却后，利用剥离装置将成品人造革与离型纸分别成卷。

（二）、主要原料1、离型纸A、离型纸分类：按用途分：①聚氯乙烯人造革用纸②聚氨酯人造革用纸按花纹分：①平面纸②压纹纸按光泽度分：①高光型②光亮型③半光亮型④半消光型⑤消光型⑥超消光型按材质分：①硅系纸（表面涂敷有机硅聚合物，耐温≤190℃）②非硅系纸（表面涂敷丙烯聚合物，耐温≤150℃）③特殊用纸（PVC用）B、性能要求：①强度：由于在涂布后，进入烘箱干燥，温度较高，在多次使用中必须有足够的强度，最重要的撕裂强度。

②表面均匀性：必须保持一定的离型均匀度及光泽，平面纸的平滑度及厚度要保持一致。

③耐溶剂性：在生产中，常用到多种溶剂，要做到既不溶解也不溶胀。

④合适的剥离强度：离型纸要有适当的剥离强度，如果剥离太困难会影响到纸的重复使用次数，如果剥离太容易，在涂布及复合时易引起预剥离，而影响产品质量。

C、供应商：目前国内离型纸还没有生产，主要依靠进口，世界上生产离型纸的厂商主要是：美国沃沦公司、英国维金斯公司、意大利宾达公司、日本创研株式会社、旭辊株式会社、大日本印刷株式会社等。

聚氨基甲酸酯（polyurethane），简称聚氨酯（PU），是分子结构中含有重复氨基甲酸酯（-NHCOO-）结构的高分子材料的总称。

聚氨酯一般由二异氰酸酯和二元醇或多元醇为基本原料经加聚反应而成，根据原料的官能团数不同，可制成线形或体形结构的聚合物，其性能也有差异。

聚氨酯具有良好的力学性能、粘结性能及耐磨性等，在各领域得到了广发应用。

由于溶剂型聚氨酯的溶剂为有机物，具有挥发性，不仅污染环境，而且对人体有害。

在人们日益重视环境保护的今天以及环保法规的确立，溶剂型涂料中的有机化合物的排放量受到了严格的控制，因此，开发污染小的水性涂料已成为研究的主要方向。

水性聚氨酯（WPU）具有优异的物理机械性能，其不含或含有少量可挥发性有机物，生产施工安全，对环境及人体基本无害，符合环保要求。

其生产方法分为外乳化法和内乳化法，外乳化法又称强制乳化法，由使用这种方法得到的乳液稳定性较差，所以使用较少。

目前使用较多的是内乳化法，也称自乳化法，即在聚氨酯分子链上引入一些亲水性基团，使聚氨酯分子具有一定的亲水性，然后在高速分散下，凭借这些亲水基团使其自发地分散于水中，从而得到WPU。

然而，亲水基团的引入在提高聚氨酯亲水性的同时却降低了它的耐水性和拒油性。

为了改善其耐水性和拒油性，通常是将强疏水性链段引入聚氨酯结构之中。

有机硅、有机氟由于其表面能低和热稳定性好受到人们的重视，已经得到了广泛应用。

同时利用纳米材料来提高涂膜的光学、热学和力学性能。

纳米改性WPU 完美地结合了无机物的刚性、尺寸稳定性、热稳定性及WPU的韧性、易加工性，纳米改性WPU为涂料向高性能化和多功能化提供了崭新的手段和途径，是最有前途的现代涂料研究品种之一。

[1]1.2 水性聚氨酯的基本特征及发展历史1937年德国的Otto Bayer博士首次将异氰酸酯用于聚氨酯的合成。

直到1943年德国科学家Schlack在乳化剂或保护胶体存在的情况下，将二异氰酸酯在水中乳化并在强烈搅拌下加入二胺，首次成功制备了水性聚氨酯。

聚氨酯的合成、改性及其应用作者：薛婷来源：《商情》2016年第26期【摘要】聚氨酯（PU）树脂是由异氰酸酯与多元醇反应制成的一种具有氨基甲酸酯链段重复结构单元的聚合物。

本文研究了聚氨酯的合成方法，改性方法，论述了其在生产生活中的重要地位及广泛应用。

【关键词】聚氨酯聚合物合成改性应用聚氨酯（PU）树脂是由异氰酸酯与多元醇反应制成的一种具有氨基甲酸酯链段重复结构单元的聚合物。

聚氨酯是一种高分子材料，其主要特征是分子链中含有多个重复的“氨基甲酸酯”基团，既有橡胶的弹性，又有塑料的强度和优异的加工性能，因其具有橡胶和塑料的双重优点，可以认为是橡胶和塑料优异性能的结合体。

聚氨酯材料性能优异，用途广泛，制品种类多，其中尤以聚氨酯泡沫塑料的用途最为广泛。

一、聚氨酯的工业合成方法水性聚氨酯的合成过程主要为：①由低聚物多元醇、扩链剂、二异氰酸酯形成中高相对分子质量的PU预聚体；②中和后预聚体在水中乳化，形成分散液。

各种方法在于扩链过程的不同。

1.外乳化法。

该方法是使用最早的制备水性聚氨酯的方法，它是1953年美国DuPont公司W. Yandott发明的，其制备工艺是在有机溶剂中，用两官能团的多元醇与过量的二异氰酸酯反应合成了带有NCO封端的预聚体，再加入适当的乳化剂，经强剪切力作用分散于水介质中并用二元胺进行扩链，但因该方法存在乳化剂用量大，反应时间长以及乳液颗粒粗而导致储存性差，胶层物理机械性能不佳等缺点，目前生产基本不用该方法。

2.自乳化法。

自乳化法通常是在聚氨酯结构中引入部分亲水基，使自身分散形成乳液。

根据亲水基团的类型用该法制得的水性PU可分为阴离子型、阳离子型、两性型和非离子型4种，其中以阴离子型占主导地位。

其制备方法主要分为丙酮法、预聚物混和法、热熔法、酮亚胺/ 酮连氮法，其共同特点是首先制备相对分子质量适中、端基为NCO或封闭NCOPU预聚体，区别主要在扩链过程中。

目前工业生产主要采用丙酮法和预聚物混和法。