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高分子材料聚氨酯介绍 11级应化一班第二组 目录 聚氨酯简介 1 聚氨酯反应过程 2 聚氨酯合成工艺流程 3 聚氨酯分类 5 聚氨酯性能 4 聚氨酯用途 6 聚氨酯发展前景 7 聚氨酯简介 聚氨酯为大分子链中含有氨酯型（-NH-COO-）重复结构单元的一类聚合物，全称为聚氨基甲酸酯，英文全称为?Polyurethane，简称?PU或?PUR。PU是由多异氰酸酯与聚醚型或聚醋型多元醇在一定比例下反应的产物，?最早于?1937年由德国Otto Bayer教授合成。它不像?PE、PP?那样具有十分清楚的结构，而通常指含有特定基团的一类?聚合物。因两种合成单体的种类及组成不同，可分成线型的热塑性?PU和体型的热固性?PU两类。PU亦可分?成弹性体和泡沫塑料两大类，以前一直以泡沫塑料为主，目前弹性体的发展速度十分迅速，用途也越来越广。可以代替橡胶，塑料，尼龙等，用于机场，酒店，建材，汽车厂，煤矿厂，水泥厂，高级公寓，别墅，园林美化，彩石艺术，公园等。 聚氨酯的反应过程 合成聚氨酯的起始原料是光气（COCl2）。光气是活泼的酰氯，可以与二元醇或二元胺反应，分别形成二氯代甲酸酯或氰酸酯。 工业上常采用二（或多）异氰酸酯技术来合成聚氨酯。 1、 COCl2 +H2NRNH2→O＝C＝N－R－N＝C＝O+2HCl 2、 -N=C=O + HO- → -NH-COO- 注：合成聚氨酯时要有含有两个以上官能团的异氰酸酯. 据记载，芳香族异氰酸酯占全球二异氰酸酯生产的大部分。两种最重要的芳香族异氰酸酯是：甲苯二异氰酸酯（TDI)和二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）。 聚氨酯合成的工艺流程 1、预聚 一般将过量的二异氰酸酯与聚醚二醇或聚酯醇反应，形成异氰酸端基（OCN～NCO)。 反应过程：nOCN－R－NCO+nHOROH → OCN－R－NHCO?ORO -[-CONH－R－NHCO?ORO-]n-CONH－R－NCO 上述的二异氰酸酯与二元醇的反应，形成线形嵌段聚氨酯。其中异氰酸酯构成硬段，含羟基的分子构成软段。聚氨酯的的许多性质如玻璃化温度、熔点、模量、弹性、抗张强度、吸水性等，都可以由软段和硬段的种类和比例来调整。 聚氨酯合成的工艺流程 3、交联 聚氨酯用作弹性体时，需要交联。在加压加热条件下，分子链中的异氰酸酯特征与另一分子的异氰酸端基进行反应，产生交联。聚氨酯弹性体基本上属于具有线性分子特征的热塑性树脂,但也可由多官能团扩链剂或脲基等方式引入一定程度的交联。适当交联可以改善材料的物理机械性能,提高聚氨酯的耐水性和耐候性。但也有研究表明,高交联度导致处于橡胶态的聚氨酯弹性体模量下降,原因是硬链段微区里的交联会阻碍链段的最佳堆砌和降低玻璃态或次晶微区的含量。 2、扩链 如果对聚氨酯预聚物的分子量有较高要就，如弹性纤维和橡胶还可以用二元醇和二元胺或肼进行扩链。用二元胺扩链后主链中间将形成脲基团。 聚氨酯合成的工艺流程 4、扩链剂和交联剂 扩链剂(f=2) 和交联剂(f=3 或更大) 是小分子胺类和醇类，在聚胺酯纤维、弹性体、胶粘剂、人造革和微孔泡沫塑料的结构形成过程中起重要的作用。重要的链增长剂是乙二醇、1,4-丁二醇 (1,4-BDO 或 BDO)、1,6-己二醇, 环己烷二甲醇 和对苯二酚 、双(2-羟乙基) 醚 (HQEE). 所有这些二醇类使聚氨酯相分离效果好，形成明确的硬段，可熔融加工。 5、催化剂 聚氨酯催化剂可以分成两大类,?胺化合物和有机金属化合物。 传统的胺催化剂为叔胺类如三亚乙基二胺(TEDA),?二甲基环己胺?(DMCHA)和?二甲基乙胺?(DMEA).有机金属化合物?汞,?铅,?锡?(二丁基二锡),?铋(铋辛酸) 和锌可用作聚氨酯催化剂。 6、表面活性剂 表面活性剂?用于改善泡沫和非泡沫聚胺酯的特性。 它们是聚二甲硅氧烷-聚氧化烯的块状共聚物 ,?硅酮?油剂,?壬基苯苯酚?醚类, 和其它有机化合物. 在泡沫塑料中, 它们用于乳化液相, 调整气穴大小, 稳定气穴结构以防止塌陷和次表面空. 在非泡沫塑料中，它们用于排气和消泡，也作为润湿剂，和用于减少表面缺陷，如针孔，橘皮和斑点。 分类——形态分类法 形态分类法 双组分型 单组分型 水溶解型 胶体分散型 乳液型 溶剂型聚氨酯 水系聚氨酯 分类——离子型分类法 分子侧链结构中大多存在磺酸基和羧酸基 同时含有两种不同的基团和链段 分子侧链结构中一般存在季铵盐 具有聚醚链段 阴离子型 聚氨酯 阳离子型 聚氨酯 非离子型 聚氨酯 混合型聚氨酯 低聚物多元醇 聚酯型聚氨酯聚醚型聚氨酯 异氰酸酯的母体结构 脂肪族聚氨酯芳香族聚氨酯 热固性聚氨酯 热塑性聚氨酯 干式