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聚氨酯合成工艺路线

O前言

聚氨酯是现今合成高分子材料中应用较为广泛、用量较大的一大类合成树脂．按其所制得产品的物理形态可分为弹性体、泡沫、涂料、粘结剂等类。

1主要原料

聚乙二醇（PEG）Mn=2000g/mol；二异氰酸酯甲苯（TDI）；1，4-丁二醇（BDO）；二丁基锡二月桂酸酯（DBTDL）。

2合成路线

预聚反应：R2R1预聚体扩链反应：=2\*GB2

预聚反应：

R2

R1

预聚体扩链反应：

=2\*GB2⑵二元胺:

=1\*GB2⑴二元醇:

在此，我们采用二元醇BDO对预聚体进行扩链反应。

交联反应：

交联反应：

扩链反应后所得的聚氨酯中的硬段部分再发生交联反应后就可得到交联聚氨。

硬段交联反应后：

硬段交联反应后：

2.1聚醚脱水

准确称量一定质量的PEG于500mL的三口烧瓶中，升温并抽真空，在内温为110~115℃①，真空度133.3Pa的条件下，脱水1.5小时②，然后冷却至50℃以下，放入干燥的仪器内密闭保存备用。

说明：=1\*GB3①PEG在125℃会分解，故脱水时温度不能高于此分解温度，应控制在110~115℃。

=2\*GB3②异氰酸酯与水反应后会使预聚物的粘度增大，进而使预聚物的贮存稳定性显著降低。所以在实验过程中对多元醇等原材料的含水量和环境湿度都有严格要求。合成前要将PEG加热真空脱水，并对实验仪器进行干燥脱水，反应还要在干燥氮气保护下进行，以避免空气湿度的影响。

2.2预聚反应

在干燥三口烧瓶的按配方量①将TDI溶液滴入已经脱水的PEG聚醚溶液中②，再加入微量的催化剂DBTDL③，搅拌均匀后，此时不加热④，自动升温约半小时后到(80±5)℃⑤，恒温计时反应2h得到预聚物，密封保存。

说明：=1\*GB3①配方为：n（-NCO）/n（-OH）=1.85~1.90。若TDI过少不仅会使得PEG两端不能都均匀的接上TDI，还会因为游离的TDI减少，减少了低聚物链段运动空间，从

3.3红外谱图分析（FTIR）

3302cm-1附近有氢键结合的-OH伸缩振动；3211cm-1附近有N-H伸缩振动；3036cm附近有苯环中C-H伸缩振动，特征是强度比饱和的C-H键弱，但谱带比较尖锐；2871cm-1附近有-CH2的C-H伸缩振动；在1700、1730cm-1附近存在氨基甲酸酯基团的特征吸收峰；1721cm-1附近有酯基C=0伸缩振动；1597cm-1附近有苯环C—C骨架伸缩振动；1535cm-1附近有N-H变形振动；1413cm-1叫附近有C-H变角振动；1310cm-1与1223cm-1附近有氨基甲酸酯0=C-O-的C-O伸缩振动1108cm-1附近有C-0-C伸缩振动的强吸收谱带。异氰酸酯基-N=C=O的反对称伸缩振动在累积双键区2260cm-1附近。

3.4成膜性

聚合物的成膜性与分子量有关，具体到聚氨酯则还与聚氨酯中硬段含量有关，若聚合物的成膜性不佳，可以通过提高硬段含量来提高成膜性能。此外，要避免反应时水对产物的影响。也可以通过在扩链阶段添加一定的多羟基化合物来改善成膜性能，同时提高膜的强度。对于成膜后膜的性能主要考察弹性体硬度、断裂伸长率、拉伸强度和拉伸模量。

4性能比较

聚氨酯（Mn=16000g/mol）与聚乙二醇（Mn=16000g/mol）薄膜性能的比较

聚合物名称

聚氨酯

聚乙二醇

拉伸性能

好

差

柔韧性

很好

一般

耐水性

差

差

耐疲劳性

好

差

粘接性能

好

差

硬度

低

低

机械性能

差

差

5参考文献

[1]赵德仁张慰盛高聚物合成工艺学，化学工业出版，1996

[2]傅明源孙酣经聚氨酯弹性体及其应用，化学工业出版社，2006

[3]谢富春郭福全影响聚醚型聚氨酯弹性体合成的因素，弹性体，2010—10—25，2O(5)：28~31

[4]张慧波杨绪杰孙向东陈亚东聚氨酯弹性体合成工艺研究，工程塑料应用，2006

[5]陈贤苓凝胶色谱法测定聚氨酯分子量及其分布，实验室研究与探索，1990

[6]谢富春朱长春张玉清张应超PEG型聚氨酯预聚体的研制，化学与粘合，2006

[7]钟一平肖友军聚氨酯弹性体合成研究，南方冶金学院学报，2001-7

卢敏

0909404119