2023年4月17日发(作者:二十四气)
聚氨酯生产工艺流程
摘要:
聚氨酯(Po1yurethane, PU)的发展。1937,德国Bayer合成第一种聚氨酯热塑性塑料
Durthane U40年代,制得了合成纤维贝纶U(Perlon U)。50年代,得到聚氨酯弹性体、弹
性纤维和泡沫塑料.60年代,聚氨酯涂料和粘合剂等开始应用。我国聚氨酯工业起始于20
世纪50年代末,1959年上海市轻工业研究所开始聚氨酯泡沫塑料的研究.
聚氨酯是综合性能优秀的合成树脂之一。由于其一骑红尘妃子笑
合成单体品种多、反应条件温和、专一、
可控、配方调整余地大及其高分子材料的微观结构特点,可广泛用于人造革、涂料、黏合剂、
泡沫塑料、合成纤维以及弹性体,已成为人们衣、食、住、行以及高新技术领俘虏
域必不可少的
材料之一,其本身已经构成了一个多品种、多系列的材料家族,形成了完整的聚氨酯工业体
系,这是其它树脂所不具备的。
关键词:原料规格、合成工艺、反应速率影响因素、蒸汽汽提反应单元论述
一、原料规格
聚氨酯树脂主要的原料是含异氰酸酯基(NCO)的多异氰酸酯(isocyanate)和含活泼
氢的聚醚(ployether ployol )与聚酯多元醇(polyester ployol)。将以上两种基本原料进行化学
改性,这种改性的多元醇中间体,可制成具有特殊工艺和特殊物理性能的聚氨酯树脂,从而
增加聚氨酯品种与应用领域。除以上原料外,聚氨酯树脂产品广泛采用催化剂、交联剂、扩
链剂、发泡剂等助剂,可通过聚氨酯树脂生产工艺、降低成本,延长使用寿命,增加品种等。
脂肪族
异氰酸酯
脂环族
芳香族
聚酯多元醇
环氧丙烷聚醚多元醇
低聚物多元醇
四氢呋喃聚醚多元醇
聚醚多元醇
其它聚醚多元醇
其它多元醇
胺类扩链剂
扩链(交联)剂
醇类扩链(交联)剂
叔胺类催化剂
催 化 剂
金属有机化合物
聚氨酯原料
阻燃剂
抗氧剂
其它配合剂
紫外线吸收剂
着色剂
增塑剂
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
(isocyanate),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。
二、坐井观天的故事
异氰酸酯的分类
(1)异氰酸酯基团数量
TDI
MDI HDI NDI PPDI IPDI XDI等
二异氰酸酯:
异氰酸酯
多异氰酸酯PAPI
:
(2)异氰酸酯结构
脂肪族
HDI
异氰酸酯
脂金色鲤鱼
环族
HDI HTDI HMDI等
芳香族
TDI MDI PAPI PPDI等
(3)通用型有机异氰酸酯(TDI,MDI)
(4)是否黄变
1、非黄变型异氰酸酯
a.亚甲基型(XDI,TMXDI)
b。脂肪族和脂环族(HDI,TMHDI,HTDI)
2、黄变型异氰酸酯
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芳香族异氰酸酯(TDI、MDI、PAPI)
二、合成工艺
三、
反应速率影响因
催化剂的作用
在聚氨酯蓬勃发展的过程中,催化剂的作用功不可没.根据聚氨酯制品生产和用途的差
异,选择使用催化剂的三种功能:
1、促进链增长反应
使液态的中、小分子量的化学原料.通过催化剂作用、使其迅速反应,分子链快速增长、
形成高分子量的聚合物材料。
2、促进反应体系中某些特定的化学反应的反应速度。
如在聚氨酯泡沫体的合成中,促进—NCO与H2O的反应速度,使之快速反应产生大量
二氧化碳气体;促进-NCO与多元醇端羟基间的反应,使之迅速生成氨基甲酸酯基团,分
子链迅速增加,加速材料的凝胶速度。
3、调节反应速度
在聚氨酯合成的诸多复杂反应中,通过使用不同类型的催化剂,调节诸多竞争反应历程
和平衡,促进设计的主反应的反应速度,减缓或抑制副反应的发生和进行,借助催化剂的功
能,获得最佳分子结构的设计目的。
催化剂分类
叔胺类催化剂
脂肪胺类
脂环胺类
芳香胺类
醇胺类
胺盐类
铋
铅
锌
锡
汞等
催化剂分类
金属烷基化合物
(一)、OH和NCO比值
当OH和NCO比值越接近1:1的时候,反应速率越快。在NCO:OH
大于或小于1:1时,反应速率减缓。在OH:NCO>1:1时,会提高制品硬度、
热稳定性、弹性、机械强度等物性,却降低伸长率、拉伸强度,并且影响一些液
体聚氨酯制品储存期。在OH:NCO<1:1时,会提高制品柔软手感、伸长率和
剥离强度,却会降低硬度、耐磨等一些物性.
此外,异氰酸酯和羟基化合物反应活性还受到各自分子结构的影响.各
类羟基化合物反应活性为:伯羟基>仲羟基>叔羟基。
(
二)、原料酸碱值
对聚氨酯反应来说,原料的酸碱值会影响到与异氰酸酯的反应性。就聚
醚多元醇和聚酯多元醇原料而言而言,酸值是残留的端羧孕育知识
基的量,它与异氰酸酯
反应生成酰胺并释放二氧化碳,不仅会造成链的终止,还容易形成气泡。酸同时
对反应催化产生不良的作用,而且降低制品的耐水解性能。合理的保持反应体系
呈弱碱性,有利于反应的顺利进行。过高的碱值,会造成反应速率不好控制,严重
影响生产进行和产品质量.
(
三)、催化剂
就同品种催化剂而言,添加合理的催化剂用量,有利于控制合理的反应
速率。催化剂过量,也会牺牲制品品质,某些有机锡类催化剂会影响制品耐水解
性能.
(
四)、水分
虽然很多聚氨酯配方有添加水分,但代表水分就是聚氨酯生产应该必须
使用的原料。但对于聚氨酯反应来说,反应体系中混合物水分含量是必须严格控
制的。因为随着水的用量增多,反应速率会增加。特别是在催化剂存在下,异氰
酸酯与水的反应可加速进行。水与异氰酸酯反应活性尽管比伯羟基低,交友的名言警句
却与仲羟
基相当.在聚氨酯泡沫塑料以外的聚氨酯制品生产中,水完全是必须严格控制的,
因为水与异氰酸酯反应,会生成不稳定的氨基甲酸,易再分解成二氧化碳和胺.
另外在预聚体中,水分还会降低预聚体中NCO的含量。
(
五)、官能团
官能团越大,反应速率越快,同时物料粘度越高。
(
六)、分子量
在官能团等条件相同的情况下,分子量越小,反应活性越高.
(
七)、二醇与二胺
二醇与二胺反应速欺负反义词
率相差很大,二醇活性比二胺低很多。尤其是脂肪
族伯胺与异氰酸酯反应的活性特别快,一般很难控制,所以常用活性比较低的芳
香族二胺。
(
八)、温度
一般来说,反应温度越高,反应速率越高。但实际中,聚氨酯反应温度
控制在60-100℃之间.因为超过130℃,特别是线性分子链反应易出现不良问
题,产生支化和交联,并影响分子间的规整性。低于60℃,反应速率很慢,不利
反应进行。
(
九)、其他
溶剂极性越大,影响反应速率越慢,反之越快;固含量越低,反应速率
越小,反之越快;物料粘度越高,反应速率越慢;搅拌速度快,反应快;硬度(模
量)越高,反应速率越快;
四、蒸汽汽提反应单元论述
汽提法
让废水与水蒸汽直接接触,使废水中的挥发性有毒有害物质按一定比例扩散到气相中去,
从而达到从废水中分离污染物的目的.
汽提法的基本原理与吹脱法相同,只是所使用的介质不同,汽提是借助于水蒸汽介质党员鉴定评语
来
实现的.
汽提法分离污染物的工艺视污染物的性质而异,一般可归纳为以下两种:
1、 简单蒸馏 对于与水网名俩字
互溶的挥发性物质,利用其在气——液平衡条件下,在气相中
的浓度大于在液相中的浓度这一特性。通过蒸汽直接加热,使其在沸点(水与挥发物两沸点
之间的某一温度)下,按一定比例富集于气相。
2 、蒸汽蒸馏 对于与水互不相溶或几乎不溶的挥发性污染物。利用混合液的沸点低于
两组分沸点这一特性,可将高沸点挥发物在较低温度下加以分离脱除。