聚氨酯材料与应用

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1、2012年2月27日上海东升聚氨酯材料及其应用撰写人：郑12年2月27日内容提要一、聚氨酯材料概述二、聚氨酯主要原料三、聚氨酯材料的主要化学特点四、聚氨酯材料的种类及用途一、聚氨酯材料概述聚氨酯是指大分子链上含有氨酯键结构的聚合物。简称PU（Polyurethane）聚氨基甲酸酯聚氨酯由多元异氰酸酯与多元醇经加聚反应制得。1937年，德国拜耳(Bayer)教授首先利用异氰酸酯与多元醇化合物发生加聚反应制得聚氨酯树脂以来，经过几十年的发展。聚氨酯已成为当今社会继聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、酚醛塑料之后用量较

2、大、发展速度最快的聚合物之一。通常情况下，凡是在高分子结构主链上含有多个氨基甲酸酯基团（－NHCOO－）的聚合物，统称聚氨酯(polyurethane)。聚氨酯树脂具有可发泡性、弹性、耐磨性、粘接性、耐低温性、耐溶剂性以及耐生物老化性等特点。因此用途十分广泛，它是发展较快的一种高分子合成材料，聚氨酯工业已形成较大规模，1998年世界聚氨酯树脂产品年产820万t，2000年超过890万t，2002年超过1000万t，一般年增长率为4％～5%，最高达13％。地区1998年2000年2001年2002年2006年北美自

3、由贸易区235.0267.0280.3285.5326.5南美44.8644.042.540.545.0远东70.665.067.068.071.0日本53.551.050.052.053.5中国81.399.5167.9180.2240.7中东和非洲41.546.047.548.552.0西欧262.0291.5294.4301.8327.7总计820.26899.3987.71016.51165.0世界聚氨酯产品产量万吨原料名称1998年2000年2001年2002年2006年聚合MDI147.5161.71

4、77.9193.7235.9纯MDI59.064.068.069.574.5TDI120.0121.5127.6130.0145.0脂肪族异氰酸酯11.012.013.5515.020.0聚醚多元醇323.6345.0350.0355.0364.0聚酯多元醇76.594.5114.0123.0140.0总计737.6798.7851.1886.3979.9世界聚氨酯主要原料消耗量万吨世界聚氨酯产品市场消耗比例二、聚氨酯主要原料一、结构特点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（iso

5、cyanate）,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。1、异氰酸酯二、异氰酸酯的分类（1）异氰酸酯基团数量（2）异氰酸酯结构三、几个重要的异氰酸酯1）甲苯二异氰酸酯TDI熔点21.8℃2）己二异氰酸酯HDI液体沸点127℃常用的工业品：TDI-100TDI-80TDI-653）二苯基甲烷-4,4’-二异氰酸酯MDI熔点40℃4）多苯基甲烷多异氰酸酯（聚合MDI或粗品MDIPAPI）5）TTI三苯基甲烷三异氰酸酯一

6、、结构凡是在分子链上含有两个或两个以上以上端羟基（或氨基）的聚酯多元醇(polyesterployol)和聚醚多元醇(ployetherployol)叫作低聚物多元醇。低聚物多元醇(ployol)是制备聚氨酯合成材料的主要基础原料之一，用量最大。R-(OH)n2、多元醇聚醚多元醇聚醚多元醇由环氧化烯烃开环聚合制备。常用环氧化烯烃：环氧乙烷环氧丙烷四氢呋喃乙二醇是开环聚合的起始剂聚醚多元醇的官能度取决于起始剂的官能度起始剂为二元醇时，聚醚f＝2起始剂为三元醇时，聚醚f＝3聚醚多元醇的羟基种类取决于环氧化烯烃以环氧乙

7、烷为单体时，是伯羟基以环氧丙烷为单体时，是仲羟基以四氢呋喃为单体时，是伯羟基聚酯多元醇聚酯多元醇由二元酸和二元醇在醇过量的条件下缩聚而得。f＝2三、聚氨酯材料的主要化学特点聚氨酯材料主要由异氰酸酯与活泼氢化合物反应而成。异氰酸酯是分子中含有异氰酸酯基（-NCO）的化合物。其化学活性主要表现在其特征基团－NCO上，该基团具有重叠双健排列的高度不饱和健结构（-N=C=O),它能和各种含活泼氢的化合物进行反应，化学性质极其活泼。由于异氰酸酯基团的高活泼性，使其可以与许多含活性氢的物质反应。可与异氰酸酯发生反应的活性氢化

8、合物有醇、水、胺(氨)、醇胺、酚、硫酸、羧酸、脲等。反应可生成氨基甲酸酯、取代脲、脲基甲酸酯、缩二脲等化学结构。由于异氰酸酯及活泼氢化合物种类繁多，分子结构千变万化，所以可以合成出结构、性能各异的聚氨酯（脲）材料。异氰酸酯基—N=C=O是杂积累双键，非常活泼。电荷分布和电子云密度的共振结构式如下异氰酸酯的反应活性：与活性氢反应自聚合反应在化学反应中，异氰酸酯基表现为亲电试