第7章 聚氨酯合成及应用

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v聚氨酯（英语：P

氨基甲酸酯

v1937

液态聚醚或二醇聚酯生成一种有别于当时已发现

v聚氨酯是指具有氨基甲酸酯结构的高分子材料，生产反应见下图：

其中的氨基甲酸酯基团是由异氰酸酯官能团-N

基-O H反应生成的。聚氨酯是由聚亚氨脂和多元醇在催化剂和其它助剂存在下加成聚合反应而生成

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聚氨酯漆种类

v单组份氧化固化

又称氨酯油，是单组分涂料。它是将常见的干性油与多元醇进行酯交换反应生成多元醇的二酸酯，此

v双组份催化固化

将含有端一

两个组分接一定比例混台，涂刷后仍依靠空气中的水分使其固化交联。因为存在有催

v含异氰酸酯的化合物：

聚氨酯中第一个必不可少的的组分是异氰酸酯。含有两个异氰酸酯官能团的分子叫二异氰酸酯。这些分子也被称作

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溶剂含异氰酸酯

的化合物含活波氢

的化合物

助剂

填料

聚氨酯原料

v Wu r t z

现今在工业上实际采用的是1884年H e n t s c h e l提出的伯氨盐光气化法生产异氰酸酯的主要工艺是氨与光气反应。

v甲苯二异氰酸酯（T

v二苯甲烷二异氰酸酯（MD 聚合MD

v聚氨酯中最常用的原料是甲苯二异氰酸酯（T

2,6体

2,4体

甲苯二异氰酸酯是由甲苯经硝化成二硝基甲苯，还原成二氨基甲苯，再光气化而成的。

由于制造甲苯二氨的工艺不同可以得到三种不同的T

v甲苯二异氰酸酯特点：

1.甲苯的硝化速率比苯快得多，更易于生产；

v二苯甲烷二异氰酸酯( (MD A

v二苯甲烷二异氰酸酯特点：

1、MD

HDI可由己二氨经光气化值得。光气化反应式如下：

丙酮缩合反应生产异佛尔酮（IP）

异佛尔酮与氰化氢反应生成异佛尔酮氰（

异佛尔酮氰与氢气和氨气反应生成异佛尔酮二氨（

异佛尔酮二氨与光气反应生成异佛尔酮异氰酸酯（

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基于脂肪族的特性，T

异氰酸酯相比，

的聚氨酯表现出优异的相容性。自然的，聚氨酯树脂的很多性质也取

异氰酸酯具有两个杂积累双键，非常活泼，极易与其他含活泼氢原子的化合物反应，

在上式中氧原子的电子密度高，吸引氢原子而成羟基，但是不饱和碳原子上的羟基不稳定，重排成为氨基甲酸酯子，这是聚氨

在上式中氧原子的电子密度高，吸引氢原子而成羟基，但是不饱和碳原子上的羟基不稳定，重排

异氰酸酯基与水反应生成不稳定的氨基甲酸，随即分解成氨而放出二氧化碳

v异氰酸酯基与氨反应生成脲，v异氰酸酯与脲反应

v异氰酸酯基与环氧基反应异氰酸酯与环氧基反应生成与二异氰酸酯反应，生成聚

异氰酸酯的反应是在带正电荷的碳原子上的亲核反应，所以吸电子基能促进异氰酸酯的活性，斥

活泼氢组分的亲核性越大，则与异氰酸酯的反应性越高。因此斥电子基提高活性氢组

氨酯键中有一个氢原子，使高分子链间形成氢键而具有良好的耐磨性、硬度和韧性，可制成弹性涂料，但是由于它具一定的活性，化学上称之为不稳定氢原子，因而会引起一下反应：

a、氨酯与另外一个异氰酸酯基反应，生成脲基甲酸酯，

聚氨酯涂料不论是在造漆或施工过程中，都要恰

当地控制异氰酸酯的反应速度，对于聚氨酯漆微量的催化剂可降低活化能，促进异氰酸酯的反应。

聚氨酯漆的溶剂选择，除了考虑溶解力、挥发速度等溶剂的共性外，还需考虑漆中含

v聚氨酯涂料中常用原料的当量计算：

E i(异氰酸酯单体的当量）=

多异氰酸酯的分子量/

v氨酯油：

选用干性油与多元醇进行酯交换，再与二异氰酸酯反

应，加入钴、铅、锰等催干剂，以油脂的不饱和双键在空

v该涂料是有含羟基的高分子化合物和过量的多异氰酸酯化合物反应，使其

双组份聚氨酯涂料分为甲乙两种组分，分别储存，甲组份含有异氰酸酯基，乙组分含

v多异氰酸酯组分应满足以下条件：良好的溶解性以及与其他树脂的混溶性；

v多羟基组分

能与异氰酸酯反应的基团除了羟基外还有氨基等，但在

封闭型聚氨酯涂料的成膜物质与双组份聚氨酯涂料相似，是由多异氰酸酯和多羟基树脂两部分组成，所不同之处是，多异氰酸酯已被苯酚或其他官能的含活泼氢的物质所封闭，因此两部分可以合装而不发生

v氨酯油：

将干性油、多元醇、催化剂（4

v双组份聚氨酯涂料：1、多异氰酸酯组分1）加成物型

2、多羟基树脂组分1）聚酯

v封闭型聚氨酯涂料：1、苯酚封闭T

v潮气固化聚氨酯涂料：

将己二酸、一缩乙二醇、三羟甲基丙烷投入反应釜，通C

v聚氨酯涂料的特点：v优异的耐磨性

聚氨酯涂料的应用

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