1. Ce este prepolimerul poliuretanic?
Prepolimerul poliuretanic, cunoscut și ca prepolimer poliuretanic, este un produs semi-polimer format prin reacția proporțională a poliizocianatului cu polioli (polieteri sau poliesteri), în care grupările funcționale reactive rămân aceleași la ambele capete ale lanțului molecular. Nu este un produs final, ci un intermediar care poate fi reacționat în continuare cu extensii de lanț, agenți de reticulare sau alte substanțe active pentru a forma materialul poliuretanic final. Metoda prepolimerului (cunoscută și ca metodă în doi-etape) este cea mai populară cale de sinteză din industria poliuretanului. Structura moleculară și proprietățile mecanice ale metodei prepolimerului sunt mai controlate decât cele ale metodei cu un-pas, în care toate materiile prime reacţionează împreună.
Rezumat: Prepolimerul poliuretanic este un intermediar activ format prin reacția parțială a izocianat și poliol. Este în centrul „procesului cu metoda prepolimerului (în doi-etași), care necesită lanțuri extinse sau legături-încrucișate pentru a obține produsul final din poliuretan.
2, materii prime de bază: selecție de izocianați și polioli.
Cele două materii prime de bază pentru prepararea prepolimerilor sunt poliizocianatul și poliolii oligomerici. Poliizocianații utilizați în mod obișnuit includ diizocianatul de toluen (TDI), diizocianatul de difenilmetan (MDI), diizocianatul de izoforon (IPDI), diizocianatul de hexametilen (HDI), etc. TDI și MDI sunt utilizați în mod obișnuit ca prepolimeri NCO finali, în timp ce HDI și IPDI sunt utilizate pe scară largă în sistemele de acoperire pe bază de apă. proprietățile lor anti-îngălbenire. În cazul poliolilor, polieterpoliolii (cum ar fi polietilenglicolul, polipropilenglicolul și tetrahidrofuranglicolul) sunt utilizați în sistemele moi, în timp ce poliolii poliester (cum ar fi adipatul de polibutilenă) sunt utilizați în sistemele dure care necesită rezistență la intemperii și rezistență mecanică. Valoarea hidroxilului, aciditatea, conținutul de umiditate și conținutul de ioni metalici al materiilor prime afectează în mod direct calitatea prepolimerului.
Rezumat: Izocianații determină duritatea și reactivitatea prepolimerilor, poliolii determină proprietățile segmentelor moi și utilizările{0}}finale, iar puritatea și pretratarea materiilor prime reprezintă primul pas în prepararea prepolimerilor calificați.
3, Principiul de reacție: adăugați treptat grupări izocianat și hidroxil
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>- Activitate NCO asupra hidrocarburilor grase. Reacțiile competitive pot apărea ca răspuns la diferite grupuri funcționale. Prin urmare, este necesar să se ghideze direcția de reacție prin controlul raportului dintre materii prime și condițiile tehnologice. Adăugarea de catalizatori, cum ar fi compușii organostanic octat și octoat stanos și dilaurat de dibutilstaniu și triamină, cum ar fi trietilendiamină și trietilamină, poate accelera foarte mult reacția.
Reacția chimică a prepolimerilor sintetici este adăugarea treptată a unei reacții de adiție exotermă în trepte între -NCO și -OH pentru a forma legături aminoester. Diferențele în activitatea grupului și selecția catalizatorului sunt factori cheie care controlează direcția și viteza de reacție.
4.Pregătirea prepolimerului terminal NCO (utilizare obișnuită)
Prepolimerul NCO final este tipul cel mai frecvent utilizat în industrie, iar prepararea acestuia implică un exces de izocianat pentru a reține grupările-NCO libere la ambele capete ale lanțului molecular de reacție. Procesul tipic este de a deshidrata mai întâi în vid (de obicei la 120 de grade, aspirat timp de 2-3 ore), de a se răci, apoi de a picura încet polialcoolul într-un exces de poliizocianați, amestecând sub protecție cu azot. În același timp, îndepărtați căldura din reacție la timp pentru a menține temperatura între 40 și 80 de grade. Molii NCO sunt în general controlați între 1,5:1 și 3:1, iar produsul final cu conținut liber de NCO este în general de 3% până la 12%. În timpul reacţiei, o cantitate mică de solvent (de exemplu acetonă, acetat de etil, toluen) poate fi adăugată pentru a regla vâscozitatea sau poate fi adăugat un inhibitor de polimerizare (de exemplu clorură de benzen sulfonil) pentru a preveni formarea gelului. Punctul final de reacție a fost determinat prin măsurarea conținutului de NCO, iar reacția este oprită când se atinge valoarea teoretică.
5, Prepararea prepolimerului final OH.
Spre deosebire de prepolimerii terminali NCO, prepolimerii terminali OH permit poliolilor în exces să rețină grupările hidroxil (-OH) la ambele capete ale lanțului molecular de reacție. Metoda este similară cu finalul NCO, cu excepția faptului că raportul dintre ingrediente este inversat --prea mulți polioli, insuficienti izocianați, iar NCO raportul molar este controlat între 0,8:1 și 1:1. Deoarece reactivitatea grupării hidroxil este mult mai mică decât cea a grupărilor izocianat, prepolimerul hidroxil terminal are o bună stabilitate la depozitare și nu este ușor de autopolimerizat. Ele sunt utilizate în mod obișnuit ca parte principală sau moale a unui adeziv cu două componente. În aplicațiile practice, prepolimerii OH terminali se obțin de obicei prin extinderea în continuare a lanțului cu un ușor exces de dietilen glicol pe baza de prepolimeri terminali NCO.