1. Что такое полиуретановый преполимер?
Полиуретановый преполимер, также известный как полиуретановый преполимер, представляет собой полимерный полуфабрикат, образующийся в результате пропорциональной реакции полиизоцианата с полиолами (полиэфирами или полиэфирами), в котором реакционноспособные функциональные группы остаются одинаковыми на обоих концах молекулярной цепи. Это не конечный продукт, а промежуточный продукт, который может подвергаться дальнейшей реакции с удлинителями цепи, сшивающими агентами или другими активными веществами с образованием конечного полиуретанового материала. Метод преполимера (также известный как двухэтапный метод) является наиболее распространенным способом синтеза в полиуретановой промышленности. Молекулярная структура и механические свойства метода преполимера более контролируемы, чем у одноэтапного метода, при котором все сырьевые материалы реагируют вместе.
Аннотация: Полиуретановый преполимер представляет собой активный интермедиат, образующийся в результате частичной реакции изоцианата и полиола. В основе лежит «преполимерный метод (двух-этапный) процесс, который требует удлиненных цепей или поперечных-связей для получения конечного полиуретанового продукта.
2. Основное сырье: выбор изоцианатов и полиолов.
Двумя основными сырьевыми материалами для получения преполимеров являются полиизоцианат и олигомерные полиолы. Обычно используемые полиизоцианаты включают толуилендиизоцианат (TDI), дифенилметандиизоцианат (MDI), изофорондиизоцианат (IPDI), гексаметилендиизоцианат (HDI) и т. д. TDI и MDI обычно используются в качестве конечных форполимеров NCO, тогда как HDI и IPDI широко используются в высококачественных-покрытиях и системах на водной-основе из-за их противо-свойства против пожелтения. В случае полиолов полиэфирполиолы (такие как полиэтиленгликоль, полипропиленгликоль и тетрагидрофурангликоль) используются в мягких системах, тогда как полиэфирполиолы (такие как полибутиленадипат) используются в жестких системах, требующих устойчивости к атмосферным воздействиям и механической прочности. Гидроксильное число, кислотное число, содержание влаги и содержание ионов металлов в сырье напрямую влияют на качество форполимера.
Аннотация: Изоцианаты определяют твердость и реакционную способность форполимеров, полиолы определяют свойства мягких сегментов и конечное-применение, а чистота и предварительная обработка сырья являются первым шагом в подготовке квалифицированных форполимеров.
3. Принцип реакции: постепенно добавляйте изоцианатные и гидроксильные группы.
The synthesis of polyurethane prepolymers is basically a gradual addition reaction between isocyanate groups (-NCO) and hydroxyl groups groups (-OH) to form amino ester bonds (-NHCO-). This is an exothermic reaction in which the order of reaction activity is: primary alcohol-OH>secondary alcohol-OH>phenol-OH; phenol-OH; -NCO activity on aromatic rings>- NCO activity on cycloalkanes>- Деятельность НКО по жирным углеводородам. Конкурентные реакции могут возникать в ответ на различные функциональные группы. Поэтому необходимо руководить направлением реакции, контролируя соотношение сырья и технологических условий. Добавление катализаторов, таких как оловоорганические соединения октат и октоат олова и дилаурат дибутилолова, а также триаминов, таких как триэтилендиамин и триэтиламин, может значительно ускорить реакцию.
Химическая реакция синтетических преполимеров представляет собой постепенное присоединение экзотермической ступенчатой реакции присоединения между -NCO и -OH с образованием аминоэфирных связей. Различия в групповой активности и выборе катализатора являются ключевыми факторами, контролирующими направление и скорость реакции.
4. Приготовление терминального форполимера NCO (общего использования).
Преполимер концевого NCO является наиболее часто используемым типом в промышленности, и его приготовление включает избыток изоцианата для сохранения свободных-групп NCO на обоих концах реакционной молекулярной цепи. Типичный процесс состоит в том, чтобы сначала обезвоживать в вакууме (обычно при 120 градусах, вакуумирование в течение 2-3 часов), охлаждать, затем медленно капать полиспирт в избыток полиизоцианатов, перемешивая под защитой азота. В то же время вовремя удаляйте тепло из реакции, чтобы поддерживать температуру между 40 и 80 градусами. Моли NCO обычно контролируются в диапазоне от 1,5:1 до 3:1, а содержание свободного NCO в конечном продукте обычно составляет от 3% до 12%. Во время реакции можно добавить небольшое количество растворителя (например, ацетона, этилацетата, толуола) для регулирования вязкости или можно добавить ингибитор полимеризации (например, бензолсульфонилхлорид) для предотвращения образования геля. Конечную точку реакции определяли путем измерения содержания NCO, реакцию останавливали при достижении теоретического значения.
5. Получение форполимера End OH.
В отличие от концевых форполимеров NCO, концевые форполимеры OH позволяют избытку полиолов сохранять гидроксильные группы (-OH) на обоих концах реакционной молекулярной цепи. Метод аналогичен конечному NCO, за исключением того, что соотношение ингредиентов изменено на противоположное --слишком много полиолов, недостаточно изоцианатов, а молярное соотношение NCO контролируется в диапазоне от 0,8:1 до 1:1. Поскольку реакционная способность гидроксильной группы намного ниже, чем реакционная способность изоцианатных групп, концевой гидроксильный форполимер обладает хорошей стабильностью при хранении и с трудом поддается самополимеризации. Они обычно используются в качестве основной или мягкой части двухкомпонентного клея. В практических применениях концевые форполимеры OH обычно получают путем дальнейшего удлинения цепи небольшим избытком диэтиленгликоля на основе концевых форполимеров NCO.