1. Kas ir poliuretāna prepolimērs?
Poliuretāna prepolimērs, kas pazīstams arī kā poliuretāna prepolimērs, ir polimēra pus{0}}produkts, ko veido proporcionāli poliizocianāta reakcija ar polioliem (poliēteriem vai poliesteriem), kurā reaktīvās funkcionālās grupas abos molekulārās ķēdes galos paliek nemainīgas. Tas nav galaprodukts, bet gan starpprodukts, ko var tālāk reaģēt ar ķēdes pagarinātājiem, šķērssavienojumiem vai citām aktīvām vielām, veidojot gala poliuretāna materiālu. Prepolimēra metode (pazīstama arī kā divpakāpju metode) ir visizplatītākais sintēzes veids poliuretāna nozarē. Prepolimēra metodes molekulārā struktūra un mehāniskās īpašības ir vairāk kontrolētas nekā viena -pakāpes metode, kurā visas izejvielas reaģē kopā.
Anotācija: Poliuretāna prepolimērs ir aktīvs starpprodukts, kas veidojas izocianāta un poliola daļējas reakcijas rezultātā. Tā pamatā ir "prepolimēru metode (divu{1}}pakāpju) process, kurā ir nepieciešamas pagarinātas ķēdes vai šķērssaites, lai iegūtu gala poliuretāna produktu.
2, galvenās izejvielas: izocianātu un poliolu izvēle.
Divas galvenās izejvielas prepolimēru pagatavošanai ir poliizocianāts un oligomērie polioli. Parasti izmantotie poliizocianāti ietver toluola diizocianātu (TDI), difenilmetāna diizocianātu (MDI), izoforona diizocianātu (IPDI), heksametilēndiizocianātu (HDI) utt. TDI un MDI parasti izmanto kā galīgos NCO prepolimērus, savukārt HDI un IPDI plaši izmanto-. ūdens-bāzētās sistēmas to pret-dzeltenības īpašību dēļ. Poliolu gadījumā mīkstajās sistēmās izmanto poliētera poliolus (piemēram, polietilēnglikolu, polipropilēnglikolu un tetrahidrofurānglikolu), savukārt poliestera poliolus (piemēram, polibutilēna adipātu) izmanto cietās sistēmās, kurām nepieciešama laikapstākļu izturība un mehāniskā izturība. Izejvielu hidroksilgrupa, skābes vērtība, mitruma saturs un metāla jonu saturs tieši ietekmē prepolimēra kvalitāti.
Kopsavilkums: Izocianāti nosaka prepolimēru cietību un reaktivitāti, polioli nosaka mīksto segmentu īpašības un gala{0}}lietojumu, un izejvielu tīrība un pirmapstrāde ir pirmais solis kvalificētu prepolimēru sagatavošanā.
3, reakcijas princips: pakāpeniski pievienojiet izocianātu un hidroksilgrupas
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>- NCO aktivitāte taukainajiem ogļūdeņražiem. Var rasties konkurējošas reakcijas, reaģējot uz dažādām funkcionālajām grupām. Tāpēc ir nepieciešams vadīt reakcijas virzienu, kontrolējot izejvielu un tehnoloģisko apstākļu attiecību. Katalizatoru, piemēram, alvas organisko savienojumu oktāta un alvas oktoāta un dibutilalvas dilaurāta, un triamīna, piemēram, trietilēndiamīna un trietilamīna, pievienošana var ievērojami paātrināt reakciju.
Sintētisko prepolimēru ķīmiskā reakcija ir pakāpeniska eksotermiskas pakāpeniskas pievienošanas reakcijas pievienošana starp -NCO un -OH, veidojot aminoesteru saites. Atšķirības grupas aktivitātē un katalizatora izvēlē ir galvenie faktori, kas kontrolē reakcijas virzienu un reakcijas ātrumu.
4. Termināla NCO prepolimēra sagatavošana (parasti lietojama)
Gala NCO prepolimērs ir rūpniecībā visbiežāk izmantotais veids, un tā pagatavošanā tiek izmantots pārmērīgs izocianāts, lai abos reakcijas molekulārās ķēdes galos saglabātu brīvās -NCO grupas. Tipisks process ir vispirms dehidrēt vakuumā (parasti 120 grādi, vakuumā 2-3 stundas), atdzesēt, pēc tam lēnām pilināt polispirtu poliizocianātu pārpalikumā, maisot slāpekļa aizsardzībā. Tajā pašā laikā laikus noņemiet siltumu no reakcijas, lai uzturētu temperatūru no 40 līdz 80 grādiem. NCO molus parasti kontrolē no 1,5:1 līdz 3:1, un brīvā NCO satura galaprodukts parasti ir no 3% līdz 12%. Reakcijas laikā var pievienot nelielu daudzumu šķīdinātāja (piemēram, acetons, etilacetāts, toluols), lai regulētu viskozitāti, vai polimerizācijas inhibitoru (piemēram, benzolsulfonilhlorīdu), lai novērstu želejas veidošanos. Reakcijas beigu punkts tika noteikts, mērot NCO saturu, un reakcija tiek apturēta, kad tiek sasniegta teorētiskā vērtība.
5, gala OH prepolimēra sagatavošana.
Atšķirībā no gala NCO prepolimēriem, gala OH prepolimēri ļauj poliolu pārpalikumam saglabāt hidroksilgrupas (-OH) abos reakcijas molekulārās ķēdes galos. Metode ir līdzīga gala NCO, izņemot to, ka sastāvdaļu attiecība ir pretēja --pārāk daudz poliolu, nav pietiekami daudz izocianātu, un NCO molārā attiecība tiek kontrolēta no 0,8:1 līdz 1:1. Tā kā hidroksilgrupas reaktivitāte ir daudz zemāka nekā izocianāta grupām, gala hidroksilprepolimēram ir laba uzglabāšanas stabilitāte, un to nav viegli pašpolimerizēt. Tos parasti izmanto kā divkomponentu līmes galveno vai mīksto daļu. Praktiskajos lietojumos terminālos OH prepolimērus parasti iegūst, vēl vairāk pagarinot ķēdi ar nelielu dietilēnglikola pārpalikumu, pamatojoties uz gala NCO prepolimēriem.