1. Kas yra poliuretano prepolimeras?
Poliuretano prepolimeras, dar žinomas kaip poliuretano prepolimeras, yra polimero pusgaminis{0}}produktas, susidarantis proporcingai reaguojant poliizocianatui su polioliais (polieteriais arba poliesteriais), kuriame abiejuose molekulinės grandinės galuose reaktyviosios funkcinės grupės išlieka tos pačios. Tai ne galutinis produktas, o tarpinis produktas, kurį galima toliau reaguoti su grandinės prailgintuvais, kryžminėmis medžiagomis ar kitomis veikliosiomis medžiagomis, kad susidarytų galutinė poliuretano medžiaga. Prepolimero metodas (taip pat žinomas kaip dviejų pakopų metodas) yra labiausiai paplitęs sintezės būdas poliuretano pramonėje. Prepolimero metodo molekulinė struktūra ir mechaninės savybės yra labiau kontroliuojamos nei vieno{5}}pakopio metodo, kai visos žaliavos reaguoja kartu.
Anotacija: Poliuretano prepolimeras yra aktyvus tarpinis produktas, susidarantis dalinės izocianato ir poliolio reakcijos metu. Tai yra „prepolimero metodas (dviejų{1}}pakopų) procesas, kuriam reikia išplėstų grandinių arba kryžminių jungčių, kad būtų gautas galutinis poliuretano produktas.
2, Pagrindinės žaliavos: izocianatų ir poliolių pasirinkimas.
Dvi pagrindinės žaliavos prepolimerams gaminti yra poliizocianatas ir oligomeriniai polioliai. Dažniausiai naudojami poliizocianatai yra tolueno diizocianatas (TDI), difenilmetano diizocianatas (MDI), izoforono diizocianatas (IPDI), heksametileno diizocianatas (HDI) ir kt. TDI ir MDI dažniausiai naudojami kaip galutiniai NCO prepolimerai, o HDI ir IPDI yra plačiai naudojami-. vandens-pagrindų sistemos dėl jų anti-gelsvumo savybių. Poliolių atveju polieterio polioliai (pvz., polietilenglikolis, polipropilenglikolis ir tetrahidrofuranglikolis) naudojami minkštose sistemose, o poliesterio polioliai (pvz., polibutileno adipatas) naudojami kietose sistemose, kurioms reikalingas atsparumas oro sąlygoms ir mechaninis stiprumas. Hidroksilo vertė, rūgšties vertė, drėgmės kiekis ir metalo jonų kiekis žaliavose tiesiogiai veikia prepolimero kokybę.
Anotacija: Izocianatai lemia prepolimerų kietumą ir reaktyvumą, polioliai – minkštųjų segmentų savybes ir galutinį{0}}naudojimą, o žaliavų grynumas ir išankstinis apdorojimas yra pirmasis žingsnis ruošiant kvalifikuotus prepolimerus.
3, reakcijos principas: palaipsniui pridėkite izocianato ir hidroksilo grupes
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 aktyvumas riebaliniuose angliavandeniliuose. Konkurencinės reakcijos gali atsirasti reaguojant į skirtingas funkcines grupes. Todėl būtina vadovautis reakcijos kryptimi, kontroliuojant žaliavų ir technologinių sąlygų santykį. Katalizatorių, tokių kaip organiniai alavo junginiai, oktatas ir alavo oktoatas bei dibutilalo dilauratas, ir triamino, tokių kaip trietilendiaminas ir trietilaminas, pridėjimas gali labai pagreitinti reakciją.
Sintetinių prepolimerų cheminė reakcija yra laipsniškas egzoterminės laipsniškos sudėjimo reakcijos tarp -NCO ir -OH pridėjimas, kad susidarytų aminoesterių jungtys. Grupės aktyvumo ir katalizatoriaus pasirinkimo skirtumai yra pagrindiniai veiksniai, valdantys reakcijos kryptį ir reakcijos greitį.
4.Galinio NCO prepolimero paruošimas (bendras naudojimas)
Galutinis NCO prepolimeras yra dažniausiai pramonėje naudojamas tipas, o jo paruošimas apima izocianato perteklių, kad abiejuose reakcijos molekulinės grandinės galuose išliktų laisvos{0}}NCO grupės. Įprastas procesas yra iš pradžių dehidratuoti vakuume (dažniausiai 120 laipsnių, siurbiamas 2-3 valandas), atvėsinti, tada lėtai lašinti polialkoholį į poliizocianatų perteklių, maišant, apsaugotame nuo azoto. Tuo pačiu metu laiku pašalinkite šilumą iš reakcijos, kad temperatūra būtų nuo 40 iki 80 laipsnių. NCO moliai paprastai kontroliuojami nuo 1,5:1 iki 3:1, o galutiniame produkte laisvo NCO kiekis paprastai yra nuo 3% iki 12%. Reakcijos metu galima įpilti nedidelį kiekį tirpiklio (pvz., acetono, etilo acetato, tolueno) klampumui reguliuoti arba pridėti polimerizacijos inhibitorių (pvz., benzeno sulfonilchlorido), kad nesusidarytų gelis. Reakcijos galutinis taškas buvo nustatytas išmatavus NCO kiekį, o reakcija sustabdoma, kai pasiekiama teorinė vertė.
5, pabaigos OH prepolimero paruošimas.
Skirtingai nuo galinių NCO prepolimerų, galiniai OH prepolimerai leidžia poliolių pertekliui išlaikyti hidroksilo grupes (-OH) abiejuose reakcijos molekulinės grandinės galuose. Metodas yra panašus į galutinį NCO, išskyrus tai, kad sudedamųjų dalių santykis yra atvirkštinis --per daug poliolių, nepakankamai izocianatų, o NCO molinis santykis reguliuojamas nuo 0,8:1 iki 1:1. Kadangi hidroksilo grupės reaktyvumas yra daug mažesnis nei izocianato grupių, galutinis hidroksilo prepolimeras turi gerą laikymo stabilumą ir nėra lengvas savaime polimerizuotis. Jie dažniausiai naudojami kaip pagrindinė arba minkštoji dviejų komponentų klijų dalis. Praktikoje galiniai OH prepolimerai paprastai gaunami toliau pratęsiant grandinę su nedideliu dietileno glikolio pertekliumi, pagrįstu galiniais NCO prepolimerais.