异氰酸根的反应
异氰酸酯与羟基反应机理
异氰酸酯与羟基反应机理1. 什么是异氰酸酯？异氰酸酯，这名字听起来就很高大上，对吧？其实它就是一种化学物质，常用于制作聚氨酯泡沫、涂料和粘合剂。
它的结构中有个神秘的“异氰酸根”，而这玩意儿跟羟基反应的时候，可是能产生一场精彩的化学“大战”呢！异氰酸酯一般是液态的，气味有点刺鼻，像是跟你打招呼一样：嘿，别靠近我哦！2. 羟基的角色说到羟基，它就是带有—OH基团的化合物。
你可以把它想象成化学界的小帮手，专门负责与异氰酸酯们搭档。
在这场反应中，羟基可是当仁不让的主角。
它们可以在很多有机分子中找到，像是酒精和醚类物质里的羟基，简直是化学反应中的“万金油”！有了它们的助攻，异氰酸酯的反应才会更加顺利。
2.1 羟基的特性羟基是个性格开朗的“家伙”，因为它有着很强的亲核性。
简单说，就是喜欢“出手”，与其他化合物发生反应。
它不怕挑战，反而觉得好玩。
而且，羟基在水中也很溶解，就像一位热爱社交的明星，谁都能跟它打成一片！2.2 羟基的应用在我们的生活中，羟基的身影无处不在。
无论是喝酒时的醇香，还是用作涂料的光滑，羟基都在默默地为我们提供便利。
想想看，没有羟基的日子，我们的生活可真会缺少点色彩！3. 反应机理好啦，进入正题，异氰酸酯和羟基的反应过程就像是一场舞蹈。
首先，异氰酸酯的一个氮原子，会对羟基的氧原子产生“吸引力”。
这就好比一位男士对舞伴发出邀请，羟基这边当然乐意回应。
在这一瞬间，羟基的氧原子伸出手来，准备与氮原子来个亲密接触。
3.1 形成氢键接下来，异氰酸酯和羟基之间会形成氢键。
想象一下，像是在跳舞时两个人相互牵着手，密不可分。
这个氢键的形成让反应更加紧密，双方的联系更加牢固。
然后，羟基的氧原子会攻击异氰酸根中的碳原子，形成一个新的化合物，这一步骤就像是一场精彩的转身，气氛愈发热烈。
3.2 生成聚氨酯最后，反应的结果就是生成聚氨酯。
这种物质就像是一个新的伙伴，拥抱着这场化学反应的美好。
聚氨酯在生活中非常常见，比如说家具、鞋子、还有各种保温材料，简直是无处不在的存在。
聚氨酯基础知识(通俗版)
（3）液态CO2或者水：优点：最环保，无成本负担。缺点：物料粘度高，流动 不佳，制成品导热系数太高，不调节配方产品发脆，黑料消耗过多，在黑料 价格过高的现在，增加了一定成本负担。
了聚氨酯树脂的聚合技术，并在第二次世界大战期间建成 了一个月生产10吨聚氨酯树脂制品试验车间。二次大战 结束后，英、美等国于1945~1947年间从德国获得有关 聚氨酯树脂的制造技术，并在1950年相继开始工业化。 1957年，POL在美国合成，同年ICI公司以MDI成功制作 硬泡；1958年杜邦公司用CFC-11成功制备硬泡PU。日 本是在1955年从德国拜耳公司与美国杜邦公司引进技术 后才开始聚氨酯工业的生产。我国聚氨酯树脂工业是60 年代初期自力更生开始发展起来的。
硬泡的定义：是指在一定负荷作用下不发生明显变形， 当负荷过大时发生变形后，不能恢复到原来形状的塑料 泡沫。
2.1 聚氨酯塑料泡沫保温机理和性能特点
聚氨酯硬质塑料泡沫保温机理：
• 聚氨酯PU本身材料就为热的不良导体，当热量要通过聚氨酯 塑料泡体散发逃逸时，必须经过聚氨酯塑料泡沫特有的无数 结构紧致细密的小气室，有效地减缓了热传导的散热损失。 而且由于气室相互间是密闭状态互连的，这就有效地防止了 热的辐射和对流传导方式造成的热量损耗。
聚氨酯基础知识（通俗版汇编）
研发中心电热研发 王以德
目录
1 聚氨酯的发展史、合成机理和分类 2 PU保温的机理、发泡剂的过渡替代产品 3 聚氨酯各原材料的基本构成概述 4 聚氨酯发泡各项工艺指标及其他特性 5 聚氨酯硬泡常见问题点及其分析
环氧和异氰酸酯的反应机理
环氧和异氰酸酯的反应机理
环氧和异氰酸酯是两种常见的有机化合物，它们之间的反应机理十分重要。
环氧是一种含有环氧基的化合物，通常用于制备环氧树脂、涂料和粘合剂等。
异氰酸酯则是一种含有异氰酸基的化合物，通常用于制备聚氨酯、涂料和胶粘剂等。
当这两种化合物发生反应时，会产生一系列的化学变化，形成新的化合物。
环氧和异氰酸酯的反应机理可以分为三个步骤：开环反应、加成反应和聚合反应。
第一步是开环反应。
在这一步中，环氧的环被打开，形成了一个亲电性的碳原子。
这个碳原子可以与异氰酸酯中的亲核性原子发生反应，形成一个中间体。
这个中间体是一个含有氨基和羰基的化合物，通常称为尿素加成物。
第二步是加成反应。
在这一步中，尿素加成物中的氨基与异氰酸酯中的羰基发生反应，形成了一个新的化合物。
这个化合物是一个含有尿素基和异氰酸酯基的化合物，通常称为尿素异氰酸酯。
第三步是聚合反应。
在这一步中，尿素异氰酸酯中的异氰酸酯基与其他尿素异氰酸酯分子中的氨基发生反应，形成了一个聚合物。
这个聚合物是一种聚氨酯，通常用于制备涂料、胶粘剂和泡沫塑料等。
总的来说，环氧和异氰酸酯的反应机理是一个复杂的过程，涉及到
多个步骤和中间体。
这个反应机理的理解对于制备聚氨酯、涂料和胶粘剂等有机化合物具有重要的意义。
异氰酸酯的各种化学反应
R-NHCONH-R
脲
2RNCO+H2O
RNHCONHR+CO2
1mol(18g)水与1mol二异氰酸酯（TDI174g或MDI250g）生成1mol（22.4L）CO2 空气中的水分及容器壁附着的水分会使NCO含量降低，使预聚体黏度变大甚至凝胶， 产生的CO2还会使容器涨罐。
4、异氰酸酯与氨基甲酸酯的反应
OO
120-140℃
RNCO + R1-NHCOO-R2
-N-C-OR2
R1
交联结构
自聚反应 二聚：
2ArNCO
O
C
Ar-N
N-Ar
C
O
MDI、TDI在室温下可以缓慢产生二聚体，具有邻位取代基的芳香族异氰酸酯， 由于位阻效应，在常温下不能生成二聚体，而MDI由于NCO邻位无取代基， 活性比TDI大，即使无催化剂，室温也有部分单体缓慢自聚成二聚体。
聚氨酯分子的微观结构
软段：大分子多元醇
硬段
异氰酸酯 小分子醇、胺
不同活泼氢基团反应活性比较
聚氨酯
反应速度：-CH2-OH > -CH-OH
2、异氰酸酯与胺基的反应（常温下快速反应）
伯胺基：NH2
仲胺基：NH
R-NCO+R1-NH2
R-NHCONHR
脲
R-NCO+R1R2NH
R-NHCONR1R2
取代脲
3、异氰酸酯与水的反应
慢
快
RNCO+H2O
R-NHCOOH
RNH2+CO2
快
RNH2+RNCO
异氰酸酯的各种化学反应
1、异氰酸酯与羟基的反应 2、异氰酸酯与胺基的反应 3、异氰酸酯与水的反应 4、异氰酸酯与氨基甲酸酯的反应 5、异氰酸酯的自聚反应
浅谈异氰酸酯的反应
HO
R N C OH
R NH2+CO2
5、异氰酸酯的反应2
该反应是湿固化聚氨酯涂膜的主要反应，也用于合成缩二脲以及芳香族异氰酸酯
基的低温扩链合成水性聚氨酯。脂肪族异氰酸酯基活性较低，低温下同水的反应
活性较小。一般的聚氨酯化反应在500C－1000C反应，水的分子量又小，微量的
水就会造成体系中NCO基团的大量损耗，造成反应官能团的摩尔比变化，影响聚
氨酯预聚体、多异氰酸酯的加和物以及羟基型树脂（如羟基丙烯酸树脂、羟基聚
酯和羟基短油醇酸树脂等）的交联固化。配漆时nNCO:nOH一般在1～1.05：1。
水性化多异氰酸酯用于水性羟基组分的交联，此时nNCO:nOH一般在1.2～1.6：
1。 异氰酸酯基和水的反应机理如下： R NCO+ H2O
HO
R N C OH
亲核试剂发生反应；反之，当R为供电性基团时，会增加 基团中碳原子的电子云 密度，降低其亲电性，削弱同亲核试剂的反应。由此可以排出下列异氰酸酯的活 性顺序：
O2N
NCO >
NCO > CH3
NCO >
CH2 NCO >
NCO >R NCO
9、异氰酸酯的反应活性2
由于电子效应的影响，聚氨酯合成用的二异氰酸酯的活性往往增加。而当第一个N=C=O基团反应后，第二个的活性往往降低。如甲苯二异氰酸酯，两个N=C=O基团活性相差2~4倍。但当二者距离较远时，活性差别减少。如MDI上 的两个-N=C=O基团活性接近。
：O＞N＞C。另外：—C=O键键能为733kJ/mol,-C=N-键键能为553kJ/mol,所以碳氧键比碳氮
键稳定。
因此，由于诱导效应在-N=C=O基团中氧原子电子云密度最高，氮原子次之，碳原子最低，碳原
异氰酸酯和羧基反应
异氰酸酯和羧基反应异氰酸酯与羧基反应是有机化学中一类重要的反应。
在这篇文章中，我将详细介绍异氰酸酯与羧基反应的机理、应用以及一些相关的实例。
希望通过这篇文章，读者能够对这一反应有更深入的了解。
一、异氰酸酯与羧基反应的机理异氰酸酯与羧基反应是一种酸碱反应。
在反应中，异氰酸酯（通常是芳香异氰酸酯）与羧基化合物发生反应，生成尿素类和异尿素类产物。
反应的机理主要有两个步骤：先是酸碱反应，再是亲核加成反应。
异氰酸酯中的氢原子被羧基中的碱性氢原子去质子化，形成亚胺离子中间体。
这个步骤是通过酸碱反应进行的，通常需要在碱性条件下进行。
然后，亚胺离子中的氮原子上的孤电子对攻击羧基的碳原子，形成一个五元环中间体。
这个步骤是一个亲核加成反应，通常需要在中性或酸性条件下进行。
最终，这个五元环中间体进一步水解，生成尿素类或异尿素类产物。
这个步骤通常需要在碱性条件下进行。
总的来说，异氰酸酯与羧基反应是一个酸碱反应和亲核加成反应的串联反应。
通过这种反应，可以构建新的碳氮键，生成尿素类和异尿素类产物。
二、异氰酸酯与羧基反应的应用异氰酸酯与羧基反应在有机合成中具有广泛的应用。
其中，最重要的应用之一是合成多肽。
多肽是由氨基酸通过酰胺键连接而成的生物大分子。
在多肽的合成中，通常需要使用羧基保护基（如苄酯）来保护羧基，然后使用异氰酸酯与其反应，形成酰胺键，最后去除保护基，得到目标多肽。
除了多肽的合成，异氰酸酯与羧基反应还可以用于合成其他有机化合物，如尿素类、异尿素类、酰胺类等。
这些化合物在医药、材料科学等领域具有重要的应用。
三、异氰酸酯与羧基反应的实例下面我将介绍一些异氰酸酯与羧基反应的实例，以展示这一反应的应用广泛性。
1. 合成多肽在多肽的合成中，异氰酸酯与羧基反应是一个关键步骤。
例如，通过将苯基异氰酸酯与氨基酸酯反应，可以合成具有不同氨基酸序列的多肽链。
这种方法被广泛应用于制备药物和生物活性肽的合成。
2. 合成尿素类化合物异氰酸酯与胺反应可以合成尿素类化合物。
异氰酸根含量测定国标
异氰酸根含量测定国标摘要：1.异氰酸根含量测定方法的背景和重要性2.异氰酸根含量测定的国家标准3.异氰酸根含量测定的方法和仪器4.异氰酸根含量测定的实际应用5.异氰酸根含量测定的未来发展趋势正文：异氰酸根含量测定是一种重要的化学分析方法，主要用于检测聚氨酯泡沫塑料等材料中的异氰酸根含量，其含量的准确测定对于保证产品质量和安全性至关重要。
随着我国化学工业的快速发展，异氰酸根含量测定的国家标准也不断完善和更新。
目前，我国关于异氰酸根含量测定的国家标准主要有《多亚甲基多苯基异氰酸酯中异氰酸根含量测定方法》(GB/T 12009.4-1989) 和《异氰酸基（NCO）含量标准测定方法》等。
这些标准规定了异氰酸根含量的测定方法和仪器，为实验室和生产企业提供了准确的检测依据。
异氰酸根含量的测定方法主要包括酸碱滴定法、比色法、荧光法等。
其中，酸碱滴定法是最常用的方法之一。
该方法利用异氰酸酯基与过量的二正丁胺反应生成脲，再用盐酸滴定过量的二正丁胺来定量计算异氰酸酯基的含量。
这种方法操作简单、结果准确，适用于大规模生产和产品质量检测。
在实际应用中，异氰酸根含量的测定对于聚氨酯泡沫塑料等行业具有重要意义。
聚氨酯泡沫塑料是一种常见的建筑保温材料，其优异的保温性能和良好的安全性能使其在市场上备受欢迎。
然而，如果产品中的异氰酸根含量过高，可能会对人体和环境造成危害。
因此，准确测定异氰酸根含量对于保证产品质量和安全性至关重要。
未来，随着科学技术的不断发展，异氰酸根含量测定的方法和仪器将会更加先进和精确。
此外，随着环境保护意识的不断提高，异氰酸根含量的检测也将更加严格。
异氰酸根的反应
异氰酸酯的各种常见反应一、异氰酸酯与醇的反应带有端羟基的聚醇（如聚酯、聚醚及其他多元醇）与多异氰酸酯反应，生成聚氨酯类聚合物，这是合成聚氨酯最基本的反应。
根据研究得知：氨基甲酸酯基团是内聚能较大的特性基团，空间体积较大，在聚台物中具有硬链段特征，而由碳碳链作为主链的聚醇，具有较强的挠曲作用，成为聚合物的软链段？聚氨酯实际上就是由刚性基团（链段）和软链段构成的嵌段共聚物，显然，使用分子量较大的聚醇，将会使聚合物刚链段比例下降、刚性基团间隔增加。
在实际合成中，应根据产品不同性能要求和应用场合，选择不同分子量的聚醇品种。
不同分子量的聚醇对PUR性能的影响及不同分子量的聚醚品种对与MDI反应的速度都是不一样。
在使用聚醇与异氰酸酯反应时，除原料品种和分子量等因素外，更重要的影响因素是彼此反应基团数的比例，即-NCO/-OH比例，它决定了生成聚合物的分子量太小，这对于二步法合成聚氨酯的反应是极其重要的技术参数。
跟据-NCO/-OH比不同，基本有以下情况，1) -NCO／-OH>1 即- NCO过量，这样生成的聚合物端基为异氰酸基，在聚氨酯合成中．大多数预聚体法（二步法）是采用一NCO／_一OH>1，如PU弹性体、粘合剂，涂料以及二步法合成PU泡沫塑料等。
2) -NCO／-OH)=1 在一NCO基团和-OH基团都是双官能度时，据聚合物化学理论，生成的聚合物分子应该是无穷大在泡沫塑料和热塑性聚氨酯材料制备中，常将-NCO／-OH控制在-NCO／-OH =1左右3)-NCO／-OH<1 即-OH过量，生成的聚合物的两端应是羟基此种情况的使用较少，主要用于便于贮存的生胶、粘合剂和某些中间体的制备。
二、异氰酸酯与苯酚的反应异氰酸酯和酚的反应情况与醇相似，但由于苯环的吸电作用，使酚的羟基中的氧原子电子云密度下降、致使它与异氰酸酯的反应活性下降，该类反应主要作为异氰酸酯封闭反应三、异氰酸酯与水的反应该反应是制备聚氨酯泡沫塑料的重要反应。
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异氰酸酯的各种常见反应
一、异氰酸酯与醇的反应
带有端羟基的聚醇（如聚酯、聚醚及其他多元醇）与多异氰酸酯反应，生成聚氨酯类聚合物，这是合成聚氨酯最基本的反应。
根据研究得知：氨基甲酸酯基团是内聚能较大的特性基团，空间体积较大，在聚台物中具有硬链段特征，而由碳碳链作为主链的聚醇，具有较强的挠曲作用，成为聚合物的软链段？聚氨酯实际上就是由刚性基团（链段）和软链段构成的嵌段共聚物，显然，使用分子量较大的聚醇，将会使聚合物刚链段比例下降、刚性基团间隔增加。
在实际合成中，应根据产品不同性能要求和应用场合，选择不同分子量的聚醇品种。
不同分子量的聚醇对PUR性能的影响及不同分子量的聚醚品种对与MDI反应的速度都是不一样。
在使用聚醇与异氰酸酯反应时，除原料品种和分子量等因素外，更重要的影响因素是彼此反应基团数的比例，即-NCO/-OH比例，它决定了生成聚合物的分子量太小，这对于二步法合成聚氨酯的反应是极其重要的技术参数。
跟据-NCO/-OH比不同，基本有以下情况，
1) -NCO／-OH>1 即- NCO过量，这样生成的聚合物端基为异氰酸基，在聚氨酯合成中．大多数预聚体法（二步法）是采用一NCO／_一OH>1，如PU弹性体、粘合剂，涂料以及二步法合成PU泡沫塑料等。
2) -NCO／-OH)=1 在一NCO基团和-OH基团都是双官能度时，据聚合物化学理论，生成的聚合物分子应该是无穷大
在泡沫塑料和热塑性聚氨酯材料制备中，常将-NCO／-OH控制在-NCO／-OH =1左右
3)-NCO／-OH<1 即-OH过量，生成的聚合物的两端应是羟基
此种情况的使用较少，主要用于便于贮存的生胶、粘合剂和某些中间体的制备。
二、异氰酸酯与苯酚的反应
异氰酸酯和酚的反应情况与醇相似，但由于苯环的吸电作用，使酚的羟基中的氧原子电子云密度下降、致使它与异氰酸酯的反应活性下降，该类反应主要作为异氰酸酯封闭反应
三、异氰酸酯与水的反应
该反应是制备聚氨酯泡沫塑料的重要反应。
在反应中生成二氧化碳，使得水成为制备聚氨酯泡沫最廉价的化学发泡剂．但该反应放热量大，用量过大，会产生泡沫体烧芯同时，水用量过多，使得生成聚合物中脲基含量高，将会使PU软质泡沫体的手感变差，因此，在制备PU软质泡沫体时，严格控制水的音量低于4%。
对于希望出现泡沫气穴的其他聚氢酯产品，如橡胶、涂料、纤维等产品．对水的限制都非常严格，不希望因原料、溶剂，甚至潮湿空气中的水分与异氰酸酯接触而产生上述反应。
四、异氰酸酯与羟酸的反应
见第二节．
五、异氰酸酯与胺的反应
含有端氨基的化含物与异氰酸酯的反应，在聚氯酯合成中占有重要地位，由于氨基活跃，且具有一定碱性，故异氰酸酯能与任何含氨基的化合物反应，生成取代脲。
在聚氨酯材料的合成中，低分子胺类化合物常被用作链扩张剂使用．它们与异氰酸酯反应生成脲基团，与大分子中的氨基甲酸酯基团等内聚能高的基团构成了聚合物中的刚性琏段，同时，在在异氰酸酯过量的情况下，这些基团还能进一步反应，形成缩二脲等交联结构，从而使聚合物在力学性能等方面有较大的提高，使用普通聚酯进行氨化反应，可以使传统聚醚的端羟基转化为端氨基，从而开发出高活性的聚醚新品种，井由此开发出“冷热化”型聚氨酯泡沫等新品种；同时，以这类高活性的聚胺醚为基础，还开发出反应速度更快、生产效率
更高，耐热性能更好的聚脲类聚合物。
六、异氰酸酯与氨基甲酸酯及脲基的反应
如前所述，异氰酸酯和醇、胺反应，将在聚合物中生成氨基甲酸酯基团和取代脲基团．它们都是内聚能较高、含有活泼氢的基团。
在聚氨酯大部分材料的制备中，往往都要有意的地预留出少部分异氰酸酯基，以便和聚合物中这些含活泼氢的基团能进一步反应．并行程脲基甲酸酯、缩二脲型交联结构．
两种基团的空间位阻效应较大，要使它们与异氰酸酯发生应，必须要给予一定的能量，脲基甲酸酯支化应在120-140℃以上的高温或在适当催化剂的作用才能进行，脲基结构是由两个氨基连接在一个羟基上．使该基团具有一定碱性，故它与异氰酸酯的支化反应所需温度稍低，但也必须要在100℃以上才能获得足够的反应速度
七、异氰酸酯的自聚反应
见第三节
八、其他反应
在聚氨酯材料发展的过程中，最近，人们对异氰酸酯和环氧基的反应倍感兴趣，在这方面的研究和应用十分活跃。
异氰酸酯和环氧基反应可以生成噁唑烷酮环，在聚合物中增加这种噁唑烷酮五元杂环结构，可以提高聚氨酯材料的耐热性能，由该体系制得的聚氨酯涂料具有优异的涂层流平性和耐候性：还可以利用这一类材料制备聚氨酯胶粘剂等产品。
九、缩聚反应
异氰酸酯在适当的催化剂的作用及一定的温度条件下，还可以生成碳化亚胺，并放出二氧化碳，若使用二异氰酸酯．如MDI进行上述催化缩聚缩反应，即可生成碳碳化二亚胺，碳化二亚胺结构具有高度不饱和的双键，化学性质活泼，它与水进行加成反应生成脲，同时，碳化二亚胺能与羟酸反应生成酰基胺。
利用它与水及羟酸的反应，可以制成水解稳定剂，在聚氨酯某些产品的生产中．例如在聚酯基聚氨酯材料中，碳化二亚胺可以迅速与水及具有水解作用的羟酸进行反应，生成相对稳定的取代脲和酰基脲.从而阻止水解作用的发生和延续，提高聚酯型聚氨脂材的耐水性能。
此外，在聚氨酯化学反应中，还有与过氧化物、硫磺等之间的硫化交联反应等等，将在以后文章中介绍。