聚氨酯

聚氨酯

聚氨酯的工业生产主要是由多元有机异氰酸酯和各中氢给予体化合物（通常如含端羟基的多元醇化合物）反应制备。选择不同数目的官能基团和不同类型的官能基，采用不同的合成工艺，能制备出性能各异、表现形式各种各样的聚氨酯产品：泡沫塑料，弹性橡胶，油漆、涂料，合成纤维、合成皮革、胶黏剂等。应用范围从航空飞行器到工农业生产，从文体娱乐

器械到人们日常的衣食住行。

异氰酸酯与水反应可生成二氧化碳，水因此被用作为最廉价的化学发泡剂，但该反应放

热量大且会产生脲基。

异氰酸酯与羧酸反应的反应活性较低，远低于伯醇或水与异氰酸酯间的反应活性，在正

常的生产条件下很少能参与反应。

异氰酸酯与胺的反应，胺类化合物大多都呈现一定的碱性，反应速度远快于异氰酸基与羟基的反应速度，即胺类化合物与异氰酸酯的反应速度要比其他含活泼氢化合物高得多。

异氰酸酯与脲基、胺酯基等的反应，能在生成的聚合物中提供一定支链结构，改善了聚

氨酯制品的力学性能。

异氰酸酯的自聚反应，异氰酸酯二聚体的生成反应仅局限于芳香族异氰酸酯，而异氰酸酯三聚体在芳香族和脂肪族异氰酸酯中都可以由反应制备。三聚体的碳氮原子六节环结构热稳定性好，使得聚氨酯具备更好的耐热性能，可用于硬质泡沫塑料的制备。

异氰酸酯的自缩聚反应，二异氰酸酯在加热和有机磷催化剂的存在下发生自缩聚反应生成碳化二亚胺，可用于制备抗水解稳定剂；制备液化MDI；提高聚氨酯材料的耐水解能力。

屏蔽型异氰酸酯衍生物

特种化学结构的异氰酸酯同一分子结构中既有异氰酸基团又有可供进行聚合反应的乙

烯双键。

重要的异氰酸酯及制备

甲苯二异氰酸酯（TDI）

二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）和多苯基甲烷多异氰酸酯（PAPI是MDI低聚体，又称聚

合MDI、粗品MDI）

MDI的优点：1 体系熟化速度快；

2 使用MDI较TDI安全，蒸汽压低，在通风良好的情况下对人体损害性小；

纺织加捻器等制品的生产。

六亚甲基二异氰酸酯（HDI）

甲基环己基二异氰酸酯（俗称氢化TDI，HTDI）化学结构与甲苯二异氰酸酯（TDI）相似，对光的作用稳定，不会产生黄变的生色团。

4,4，-二环己基甲烷二异氰酸酯（俗称氢化MDI，H12MDI），具备非黄变性，主要用于聚氨酯涂料、弹性体、织物涂层等场合。

异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI），有良好的互溶性，反应活性低，使用时需要提高反应温度或添加适当的催化剂，合成路线较长，难度大，其具备特殊性质，合成的聚氨酯材料不产生黄变，具有优异的抗紫外光、耐天候老化性、较长的热稳定性以及良好的力学性能和优异的弹性等。主要用于高档涂料，耐候、耐低温、高弹性聚氨酯树脂，高档皮革涂饰剂。

对苯二异氰酸酯（PPDI）能在分子结构中产生致密性很高的硬链段区，具有极高的内聚力，使聚氨酯聚合物产生极好的相分离，从而使生成的聚氨酯比传统聚氨酯具有更高的耐磨性，更好的力学性能，更优秀的耐温、耐溶剂、耐水性能以及十分突出的回弹性能。是制备高性能注浇型和热塑型聚氨酯弹性体的重要异氰酸酯。

相对于聚酯多元醇在聚氨酯制品的生产中，尤其是在聚氨酯软质泡沫塑料的生产中显示出更加优越的加工性能，制品具有良好的手感特性及价格优势。

主要合成原料：聚合反应的主体；起始剂（控制生成的聚醚多元醇分子量的大小；利用起始剂所含活泼氢原子数的不同，合成不同官能度的聚醚多元醇；赋予合成聚醚多元醇以各

种特殊性能）；催化剂

特种聚醚多元醇：

1 高活性聚醚多元醇：伯羟基类高活性聚醚多元醇；端氨基类高活性聚醚多元醇。

2 低不饱和度聚醚多元醇

3 阻燃型聚醚多元醇

4 接枝型聚醚多元醇

5 芳胺及芳（杂）环聚醚多元醇

1 蓖麻油、木焦油类聚醇化合物；

2 淀粉基聚醚多元醇；

3 植物油基聚醚多元醇。

聚酯多元醇

制备的聚氨酯材料具有优异的力学性能，突出的耐油、耐化学品等特性，被广泛用于聚

氨酯橡胶、微孔弹性体、涂料、黏合剂等相关产品。

聚己内酯多元醇（PCL）特点：不会产生低分子化合物，杂质少，含水量低；制备的聚氨酯产品除了具备传统聚酯基聚氨酯材料的高机械强度，优异的耐磨性、耐油等性能外，同时还兼备了聚醚基聚氨酯产品优越的耐水性和低温柔顺性；具有一定的自然分解能力。特别适用于制备高性能的聚氨酯纤维、涂料和弹性体等。

聚碳酸酯多元醇（PCDL）制备的PU材料具有良好的力学性能，优异的抗氧化、耐磨、耐化学品、耐热等性能，耐水解稳定性和耐老化性能极为优越。

最常用的有机锡催化剂是二丁基锡二月桂酸酯和辛酸亚锡

三聚化反应催化剂

表面活性剂在泡沫的形成过程中，影响着原料各组分的互溶、乳化，影响着气泡核化、生成、分散及稳定，对泡沫体的结构，泡孔的大小，开、闭孔率的高低有着重要作用。

发泡剂制备聚氨酯泡沫塑料使用的发泡剂主要有两类，即水和低沸点化合物。

低沸点化合物：

1 一氟三氯甲烷（CFC-11）毒性低，不易燃，与聚醚多元醇组分互溶性优良，沸点低

且适中；

2 二氯甲烷（MEC）原料易得，合成简单，价格低廉，泡沫体除回弹性稍有降低，其

他性能均和CFC-11制备的泡沫性能相似；

3 全水发泡技术：在配方中增加使用新型软化剂；在高水量配方中降低异氰酸酯指数；

氢氧化铝水合物无毒，安全性好；

三聚氰胺低毒

三（氯乙基）磷酸酯（TCEP）阻燃性能优异并具有优良的抗低温和抗紫外线性。

三（1-氯-2-丙基）磷酸酯（TCPP）对水和碱的反应性较低。

三（1,3-二氯-2-丙基）磷酸酯（TDCPP）