聚氨酯化学与工艺(2)
聚氨酯化学与工艺反应注射成型(RIM)聚氨酯.pptx
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一寸光阴不可轻
目前聚氨酯RIM一般指两类材料，一类为密度较高从800到 1200千克每立方米以上的外皮密实、内芯气泡较少或基本无泡孔的聚 氨酯材料；另一类是密度在200千克每立方米以上的软质或硬质自结 皮聚氨酯泡沫塑料。
6.1 反应注射成型简介
反应注射成型又称反应注塑模制RIM(Reaction Injection Moulding)，是由分子量不大的齐聚物以液态形式进行计量，瞬间混 合的同时注入模具，而在模腔中迅速反应，材料分子量急骤增加，以 极快的速度生成含有新的特性基团结构的全新聚合物的工艺。
它是集液体输送、计量、冲击混合、快速反应和成型 同时进行为特征的、一步完成的全新加工新工艺，其加工简单、 快捷。
RIM加工技术的优点包括以下几点： ⑴RIM加工技术能量消耗低。它与传统热塑型合成材料加工成
型相比，由于加工时物料为低粘度液体状态，注模压力较低。
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一寸光阴不可轻
反应放热量大，模温较低，模具的夹持力较少，因此，其设 备和加工费用相对较低。尤其对大型制品的生产尤为突出。
(2)模具强度要求较低。物料呈液体状态注入模具，模腔内压较低， 模具承压能力较传统塑料成型模要低得多。
(3) 所用原料体系比较广泛。该项新工艺除了适用于聚氨酯、聚脲 材料的生产，同时还可以用于环氧树脂、尼龙、双环戊二烯、聚 酯等材料的加工成型。
(4)与传统塑料加工成型法相比，RIM工艺对制备大型制品、形状复杂制 品、薄壁制品更为有利，产品表面质量好，花纹图案清晰，重现性好。
(5)该工艺加工勿需普通塑料热塑成型所需的昂贵的热流道体系，设备费 仅为热塑型结构泡沫塑料成型设备的1/2～1/3，且生产出的制品无成 型应力、成型周期短、生产效率高，尤其对于大批量、大尺寸制品的 生产，生产成本的降低更为明显。
聚氨酯pu生产工艺
聚氨酯pu生产工艺
聚氨酯（PU）是一种重要的高分子材料，其生产工艺主要包括以下几个步骤：
1. 原料准备：聚氨酯的主要原料是异氰酸酯（如MDI、TDI 等）、聚醚或聚酯多元醇和链延长剂等。
这些原料需要按照一定比例进行配制，并进行精确称量和混合。
2. 预聚合反应：将异氰酸酯和聚醚等原料进行预聚合反应。
这一步骤主要是将异氰酸酯与聚醚中的羟基进行缩合反应，生成酯酰基和尿素结构的中间产物。
3. 加热反应：将预聚合物进行加热反应，使链延长剂与预聚合物中的异氰酸酯的尿素化产物发生反应。
这一步骤主要是进行链延长反应，使聚合物的分子量得到增加，并形成聚氨酯的主链。
4. 凝固和成型：将反应得到的聚氨酯混合物进行凝固和成型。
这一步骤主要是通过控制温度和时间，使聚氨酯的液态物质固化成为固态材料。
5. 放热和固化：聚氨酯在凝固和成型的过程中会释放出大量的热量，这需要通过合适的方法进行控制和排热。
同时，聚氨酯的固化过程也需要一定的时间，以使其达到稳定的性能。
6. 后处理和检验：对聚氨酯制品进行后处理和检验。
后处理包括除胶、修整等工序，以提高产品的外观和性能。
检验包括常
规的物理性能、化学性质等测试，以确保产品符合要求。
以上是聚氨酯的基本生产工艺，具体生产过程中还需要根据产品的要求和用途进行相应的调整和控制，以确保生产出符合要求的聚氨酯制品。
聚氨酯化学与工艺2原料
OCNH2C
CH2NCO
CH2NCO
结构特点：一个苯环，两个－NCO基团，属非黄变型异 氰酸酯。工业品为2,4-/2,6-=71/29混合物。
主要用途：户外用聚氨酯材料，涂料、粘合剂、弹性
体等非黄变型聚氨酯产品。
⑦.萘-1,5-二异氰酸酯 (1，5-naphalene diisocyanate NDI)
3）芳香族聚酯多元醇（苯酐聚酯） aromatic polyester polyol; aromatic polyol。
是含苯环的聚酯多元醇，是以芳香族二元羧酸
(或酸酐、酯)与二元醇(或及多元醇)为原料合成的
聚酯多元醇。
原料：邻苯二甲酸酐(苯酐，PA)、对苯二甲酸(PTA) 等，一缩二乙二醇(二甘醇，DEG)等，加入少量三元 醇可使聚酯多元醇分子有支链结构。 相关技术指标：金陵斯泰潘化学有限公司
1、异氰酸酯及其结构特征 2、异氰酸酯分类、品种及技术指标
3、低聚物多元醇（胺）
4、聚酯、聚醚多元醇结构特点
5、羟值、酸值及羟值、当量、分子量换算关系
6、常见低聚物多元醇种类及主要用途
5）其它异氰酸酯
①.六亚甲基二异氰酸酯 （1，6-hexamethylene diisocyanate ,HDI） OCN－(CH2)6－NCO NCO%=50%
羟值与当量、分子量的的换算：
当量＝56100/羟值 分子量＝当量×平均官能度
举例说明： B、酸值(acid number) ：中和1克多元醇中 的酸所需的KOH的毫克数，单位mgKOH/g。 C、含水量：一般不超过1%，弹性体、纤维 等的制备要求含水量低于0.05%。
3）常用产品举例
①聚己二酸乙二醇酯二醇 （polyethylene adipate glycol，PEA) ②聚己二酸乙二醇－丙二醇酯二醇 （polyethylene-propylene adipate glycol) ③聚己二酸一缩二乙二醇酯二醇 （polydiglycol adipate glycol，PDA) ④聚己二酸-1,4-丁二醇酯二醇 （poly-1,4-butylene adipate glycol,PBA) ⑤聚己二酸新戊二醇－1,6－己二醇酯二醇 （polyneopentylene-hexamethylene adipate glycol）
_聚氨酯生产工艺及注意事项
_聚氨酯生产工艺及注意事项聚氨酯是一种重要的高分子材料，广泛应用于汽车、建筑、家具、鞋材、饰品等行业。
聚氨酯的生产工艺及注意事项对于产品质量和生产效率至关重要。
下面将详细介绍聚氨酯生产工艺及注意事项。
一、聚氨酯生产工艺聚氨酯的生产包括原料的配制、反应体系的组装、反应过程控制、模具成型、固化、后处理等步骤。
下面是一个典型的聚氨酯生产工艺流程。
1.原料的配制：聚氨酯的生产主要有两类原料，即多元醇和多异氰酸酯。
根据产品的要求，选择合适的多元醇和多异氰酸酯进行配制。
在配制过程中需注意原料的纯度和贮存条件。
2.反应体系的组装：将多元醇和多异氰酸酯按照一定的比例混合，形成混合液。
混合液的配比很关键，需要根据实际情况进行调整。
3.反应过程控制：将混合液放入反应釜中，通过调节反应温度、搅拌速度、反应时间等参数，控制反应过程。
反应过程中需注意加热和冷却速度，控制反应温度的均匀分布，以避免产生失效区和品质不佳的产品。
4.模具成型：将反应好的聚氨酯液体倒入模具中，根据产品的形状和尺寸进行成型。
模具的设计和制备需要考虑到产品的特点和要求，以保证成型效果和产品质量。
5.固化：将成型后的聚氨酯放入固化室中，进行固化处理。
固化时间和温度需要根据具体的产品而定，以确保聚氨酯完全固化。
6.后处理：完成固化后，进行产品的后处理工序，包括去除模具、清洁和修整等。
注意保持产品的外观和性能。
二、注意事项1.原料选择：聚氨酯的品质很大程度上取决于原料的选择。
选用纯度高、稳定性好的原料，并根据产品的要求进行合理的配比。
2.反应条件控制：反应过程中需严格控制温度、压力、搅拌速度等参数，以确保反应体系的均匀混合和反应的充分进行。
3.模具设计：模具的设计要考虑到产品的形状和尺寸要求，避免出现模具无法脱离或成型不完整的情况。
4.固化处理：固化时间和温度的选择要根据产品的要求进行调整。
固化时间过短会导致固化不完全，固化时间过长则会影响生产效率。
5.质量检验：聚氨酯生产过程中需要进行质量检验，包括原料的检验和产品的质量抽检。
聚氨酯生产工艺流程
聚氨酯生产工艺流程聚氨酯（Polyurethane，简称PU）是一种广泛应用的合成材料。
其生产工艺流程包括原料准备、预聚体制备、聚合反应、成型加工和后续处理等多个步骤。
首先是原料准备。
聚氨酯的原料主要包括聚醚、聚酯、聚碳酸酯等多种聚合物和异氰酸酯等活性化合物。
这些原料需要进行储存、搬运、称量等步骤，确保质量和数量的准确性。
接下来是预聚体制备。
预聚体是指聚氨酯的中间产物，通过醇和异氰酸酯的缩合反应制得。
该步骤通常在特定的温度和时间下进行，以确保产物的质量稳定。
预聚体的产物经过烘干、粉碎等处理后，进一步用于聚合反应。
然后是聚合反应。
聚合反应是通过预聚体与对应的聚醚、聚酯等原料进行反应，形成聚氨酯。
通常情况下，需要配合催化剂、稳定剂、发泡剂等添加剂，以控制反应速度、调节物料性能。
这一步骤的关键在于控制温度、搅拌速度和气体排放等参数，以获得所需的成品。
接下来是成型加工。
成型加工是将聚氨酯料液注入模具中，通过物理或化学发泡等方式，使其具备特定的形状和性能。
根据需要，还可以进行模具挤塑、涂覆、浇注等不同的加工方式。
这一步骤需要仔细控制注液速度、温度和压力等参数，以保证成品的成型质量。
最后是后续处理。
在成品形成后，还需要进行一系列的后续处理工序。
例如，对于硬质聚氨酯，可以进行切割、抛光、打磨等表面处理；对于软质聚氨酯，可以进行压花、热定型等二次成型操作。
此外，还需要进行质量检验、包装、存储等环节，以确保成品的质量和可用性。
总体而言，聚氨酯生产工艺流程是一个复杂而精细的过程。
在每个环节中，都需要仔细控制各种参数，以确保产品的质量和性能。
随着技术的发展和创新，聚氨酯的生产工艺也在不断进步，为各行各业提供更多样化和多功能的聚氨酯产品。
聚氨酯化学与工艺_反应注射成型(RIM)聚氨酯
聚氨酯化学与工艺反应注射成型（RIM）聚氨酯•6.1 反应注射成型简介•6.2 RIM－聚氨酯加工机械简介•6.3 RIM－聚氨酯的化学反应特性•6.4 RIM－聚氨酯用原料•6.5 增强RIM材料•6.6 RIM聚氨酯的应用第六章反应注射成型（RIM）聚氨酯6.1 反应注射成型简介反应注射成型又称反应注塑模制RIM(ReactionInjection Moulding)，是由分子量不大的齐聚物以液态形式进行计量，瞬间混合的同时注入模具，而在模腔中迅速反应，材料分子量急骤增加，以极快的速度生成含有新的特性基团结构的全新聚合物的工艺。
它是集液体输送、计量、冲击混合、快速反应和成型同时进行为特征的、一步完成的全新加工新工艺，其加工简单、快捷。
RIM加工技术的优点包括以下几点：⑴RIM加工技术能量消耗低。
它与传统热塑型合成材料加工成型相比，由于加工时物料为低粘度液体状态，注模压力较低。
反应放热量大，模温较低，模具的夹持力较少，因此，其设备和加工费用相对较低。
尤其对大型制品的生产尤为突出。
(2)模具强度要求较低。
物料呈液体状态注入模具，模腔内压较低，模具承压能力较传统塑料成型模要低得多。
(3)所用原料体系比较广泛。
该项新工艺除了适用于聚氨酯、聚脲材料的生产，同时还可以用于环氧树脂、尼龙、双环戊二烯、聚酯等材料的加工成型。
(4)与传统塑料加工成型法相比，RIM工艺对制备大型制品、形状复杂制品、薄壁制品更为有利，产品表面质量好，花纹图案清晰，重现性好。
(5)该工艺加工勿需普通塑料热塑成型所需的昂贵的热流道体系，设备费仅为热塑型结构泡沫塑料成型设备的1/2～1/3，且生产出的制品无成型应力、成型周期短、生产效率高，尤其对于大批量、大尺寸制品的生产，生产成本的降低更为明显。
(6)物料以液体形态注入模具，有利于生产断面形状复杂的制品，可嵌入插入件一次成型，也可以在液体原料中添入某些增强材料。
生产增强型反应注塑模制(RRIM——Reinforced Reaction lnjection Moulding)以及在模腔中预置增强片材等生产结构增强型反应注塑模制品(SRIM——Structural Reaction Injection Moulding)等。
聚氨酯手册
聚氨酯手册摘要：一、聚氨酯简介1.聚氨酯的定义2.聚氨酯的特点3.聚氨酯的分类二、聚氨酯的合成与生产1.聚氨酯的合成原理2.聚氨酯的主要原料3.聚氨酯的生产工艺三、聚氨酯的应用领域1.聚氨酯泡沫的应用2.聚氨酯弹性体的应用3.聚氨酯涂料的应用4.聚氨酯纤维的应用四、聚氨酯的性能与改性1.聚氨酯的力学性能2.聚氨酯的耐热性能3.聚氨酯的耐候性能4.聚氨酯的改性方法五、聚氨酯的发展趋势与展望1.新型聚氨酯材料的研发2.聚氨酯的可持续发展3.聚氨酯行业的市场前景正文：聚氨酯是一种有机高分子材料，具有优异的弹性、耐磨性、耐腐蚀性和耐高低温性能，被广泛应用于各个领域。
本文将对聚氨酯的简介、合成与生产、应用领域、性能与改性以及发展趋势与展望进行详细阐述。
一、聚氨酯简介聚氨酯是由含有氨基甲酸酯基(-NHCOO-)的有机化合物通过缩聚反应生成的高分子材料。
它具有高强度、高韧性、耐磨、耐油、耐化学腐蚀等特点，可广泛应用于泡沫、弹性体、涂料、纤维等领域。
二、聚氨酯的合成与生产聚氨酯的合成主要基于有机二醇与有机二异氰酸酯的反应。
其中，二醇作为聚氨酯的软段，赋予聚氨酯弹性；二异氰酸酯作为聚氨酯的硬段，赋予聚氨酯强度。
聚氨酯的生产工艺主要有溶液法、预聚体法、熔融法等。
三、聚氨酯的应用领域聚氨酯具有广泛的应用领域，包括泡沫、弹性体、涂料、纤维等。
其中，聚氨酯泡沫广泛应用于冰箱、冷库、建筑等领域；聚氨酯弹性体可用于汽车轮胎、密封件等；聚氨酯涂料可用于家具、家电、建筑等表面的装饰与保护；聚氨酯纤维可用于纺织、服装等领域。
四、聚氨酯的性能与改性聚氨酯的性能主要包括力学性能、耐热性能、耐候性能等。
为满足不同应用领域的需求，可通过化学改性、物理改性等方法对聚氨酯进行改性。
例如，通过引入纳米材料、有机硅等对聚氨酯进行改性，可提高其耐热性能、耐候性能等。
五、聚氨酯的发展趋势与展望随着科技的进步，聚氨酯材料的研究与开发不断深入。
未来，新型聚氨酯材料将朝着可持续、高性能、多功能等方向发展。
聚氨酯-(2)
1.1.2 聚氨酯弹性体的结构和性能特点聚氨酯英文缩写为PU，是由二元或多元异氰酸酯与二元或多元羟基化合物作用而成的高分子化合物的总称，聚氨酯PU根据应用不同填料，有CPU、TPU、MPU等简称。
聚氨酯全称为聚氨基甲酸酯，是主链上含有重复氨基甲酸酯基团的大分子化合物的统称。
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)。
聚氨酯橡胶(UR)是由聚酯(或聚醚)与二异氰酸脂类化合物聚合而成的。
它的化学结构比一般弹性聚合物复杂，除反复出现的氨基甲酸酯基团外，分子链中往往还含有酯基、醚基、芳香基等基团。
UR分子主链由柔性链段和刚性链段镶嵌组成。
柔性链段又称软链段，由低聚物多元醇(如聚酯、聚醚、聚丁二烯等)构成；刚性链段又称硬链段，由二异氰酸酯(如TDI、MDI等)与小分子扩链剂(如二元胺an-元醇等)的反应产物构成。
软链段所占比例比硬链段多。
软、硬链段的极性强弱不同，硬链段极性较强，容易聚集在一起，形成许多微区分布于软链段相中，称为微相分离结构，它的物理机械性能与微相分离程度有很大关系。
UR分子主链之间由于存在由氢键的作用力，因而具有高强度高弹性。
聚氨酯橡胶具有硬度高、强度好、高弹性、高耐磨性、耐撕裂、耐老化、耐臭氧、耐辐射、耐化学药品性好及良好的导电性等优点，是一般橡胶所不能比的；耐磨性能是所有橡胶中最高的，实验室测定结果表明，UR的耐磨性是天然橡胶的3～5倍，实际应用中往往高达l0倍左右；在邵尔A60至邵尔A70硬度范围内强度高、弹性好；缓冲减震性好，室温下，UR减震元件能吸收10 ～20 振动能量，振动频率越高，能量吸收越大；耐油性和耐药品性良好，UR与非极性矿物油的亲和性较小，在燃料油(如煤油、汽油)和机械油(如液压油、机油、润滑油等)中几乎不受侵蚀，比通用橡胶好得多，可与丁腈橡胶媲美；耐低温、耐臭氧、抗辐射、电绝缘、粘接性能良好。
缺点是在醇、酯、酮类及芳烃中的溶胀性较大；摩擦系数较高，一般在0．5以上。
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分子量：250 当量：125 官能度：f=2 Bayer公司MDI指标
3）多苯基甲烷多异氰酸酯（PAPI）
NCO
NCO
NCO
CH2
CH2 n
(式中，n=0,1,2,3...)
多苯基甲烷多异氰酸酯(polyphenylmethane polyisocyanate ,PAPI)是褐色透明状液体，实际上 它是含有不同官能度的多异氰酸酯混合物。目前国 内外许多厂家和生产都又称其为聚合MDI或粗品 MDI。通常要求MDI应占混合物总量的50%左右。 主要用于制备聚氨酯硬质泡沫塑料、防水材料等制 品。
粘度 （25℃） /mPa·s
特点及典型应用
100~250 100~250 129~300 400~700
反应性较高，喷涂成型，合成木材 典型反应活性，一般硬泡、半硬泡 典型反应活性，一般硬泡、半硬泡 高官能度，特殊硬泡
T-80 174.2 1.22 251 99.6 80±2 20±2 48.3 约1.33 C.A.S.E.F
T-65 174.2 1.22 251 99.5 65±2 35±2 48.3 约1.33 软泡、粘合剂
等
①T-65为2,4-TDI和2,6-TDI两种异构体比例为 （65±2）%和（35±2）%的混合体，它主要用于 生产软质聚氨酯泡沫塑料。
脂肪族
异氰酸酯 脂环族
芳香族
聚酯多元醇 环氧丙烷聚醚多元醇
低聚物多元醇 聚醚多元醇 四氢呋喃聚醚多元醇
聚氨酯原料
其它聚醚多元醇 其它多元醇
扩链（交联）剂 胺类扩链剂 醇类扩链（交联）剂
催化 剂
叔胺类催化剂 金属有机化合物
阻燃剂
其它配合剂
一、 结构特点
分子量：174.2 当 量：87.1 官能度：f=2
目前商业产品有3种规格甲苯二异氰酸酯： TDI的规格、物性和质量指标
规格 相对分子量 密度（20℃）/g/cm3
沸点/℃ 纯度/% ≥ 2,4-体含量/％ 2,6-体含量/％ NCO含量% 蒸汽压（20℃）/Pa 主要用途
T-100 174.2 1.22 251 99.5 ≥97.5 ≤2.5 48.3 约1.33 弹性体
PAPI 典型产品规格
产品牌号
外观
日本聚氨酯工业株式会社
Millionate MR-100 Millionate MR-200 Millionate MR-300 Millionate MR-400
褐色液体 褐色液体 褐色液体 褐色液体
－NCO含 量/%
30.0~32.0 30.0~31.5 30.0~31.5 29.0~31.0
二异氰酸酯：TDI MDI HDI NDI PPDI IPDI XDI等 异氰酸酯
多异氰酸酯：PAPI
（2）异氰酸酯结构
脂肪族 HDI 异氰酸酯 脂环族 HDI HTDI HMDI等
芳香族 TDI MDI PAPI PPDI等
（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）
②T－80为2,4－TDI和2,6－TDI两种异构体比例为 （80±2）%和（20±2）%的混合体，它主要用于 聚氨酯泡沫塑料以及其他聚氨酯产品的生产，是 产量最高、用量最大的甲苯二异氰酸酯。
③T－100为2,4－TDI含量大于95%的产品，其 2,6－TDI含量甚微，主要用于聚氨酯橡胶、 涂料、纤维等对性能要求较高的产品。
第二章 基本原料
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。
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 (Bayer公司产品示例）
（1）异氰酸酯基团数量
2、黄变型异氰酸酯 芳香族异氰酸酯(TDI、MDI、PAPI)
三、重要的异氰酸酯
1）甲苯二异氰酸酯 (toluene diisocyanate, TDI )
CH3 NCO
NCO 2,4-TDI
CH3 OCN NCO
2,6-TDI
甲苯二异氰酸酯是最早在聚氨酯材料中使用 的异氰酸酯。因其有两个异氰酸酯基团在苯 环上所处的位置不同，它有2，4－甲苯二异 氰酸酯和2，6－甲苯二异氰酸酯两种异构体。
聚氨酯化学与工艺
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节
Chap .2 基本原料
有机异氰酸酯 低聚物多元醇化合物 扩链（交联）剂 催化剂 其它主要配合剂
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教学目的及要求
通过本章的学习，了解聚氨酯材料制备 所用原料规格、种类及相关指标，重点了 解聚合物多元醇种类及常用品种，异氰酸 酯种类及常用品种，固化剂种类及品种， 以及催化剂、发泡剂、稳定剂等相关助剂 的种类及各自的特性。
2） 二苯基甲烷-4,4’-二异氰酸酯（MDI）
纯MDI商品是白色至浅黄色固体。其主要化学结 构为4,4’－MDI，此外它还有另外两种异构体：2,4’ －MDI和2,2’－MDI。
OCN
CH2
4,4-MDI NCO NCO
CH2
2,2'-MDI
NCO
NCO
CH2
NCO
2,4-MDI
二苯基甲烷－4，4’－二异氰酸酯（4，4diphenylmethane diisocyanate ,MDI）是继 TDI以后发展起来、极其重要的有机异氰酸酯。由于 它含有两个苯环，分子量比TDI大，产品挥发性较小， 蒸气压较低，对人体毒性相对较小，有利于工业安 全防护，故很受聚氨酯工业的欢迎。