实验室聚氨酯合成

1、聚氨酯由两相来组成，包括软段和硬段，软段是长链多元醇，硬段是由异氤酸酯 和扩链剂构成。聚氨酯是由异氤酸酯和多元醇反应先生成预聚体，然后与扩链剂 反应硫化制得。有时使用“一步法”来合成聚氨酯以降低成本和增加反应速度。所 谓“一步法”就是将多元醇、异氤酸酯及扩链剂混合，一步反应生成聚氨酯。对于合成聚氨酯来讲，大家都知道，其所有成份极易吸水,Dupont公司的聚醚 在船运期间进行有效干燥，厂家能够直接使用。在操作期间水分经常偶然进入， 因此需脱气工序。小样品很容易吸取一定量的不利于合成的潮气，因此在实验室 任何异氤酸酯反应之前应该脱气。脱气可将混合时带入的空气排出。在下面的配 方中都采用了脱气或干燥

2、工序。异氤酸酯Terathane可以做为软段材料与通用的二异氤酸酯反应，全球最常用的二 异氤酸酯为4,4 一二苯基甲烷二异氤酸酯(MDI)和甲苯二异氤酸酯(TDI)，(2,4一； 2,6-TDI异构体以各种比例混合的混合物)。Terathane也可与特殊的二异氤 酸酯反应，例如PPDI，以提高耐磨性能、耐温性能和挠曲疲劳性能。对于脂肪 族二异氤酸酯，参看抗紫外光部分。其它的二异氤酸酯偶然遇到，它们也可与 Terathane反应，尽管反应速率会有所不同。硫化剂/扩链剂在聚氨酯生产中最通用的氢供体是胺类和醇类，当最终产物为弹性体时，通 常用的扩链剂为二胺和二醇。表2给出的是各种氨基和羟基与苯基异氤

3、酸酯反 应的速度。相对反应速度可以通过催化剂来选择(参看硫化时间和催化剂部分)。表2异氤酸酯活性氢载体25 C速度常数80C活化能kcal/mol芳香胺1020伯羟基243089仲羟基11510叔羟基0.01水0.4611伯硫羟0.005酚0.01羧酸2酰苯胺0.3苯胺基甲酸酯0 0216 5大苯基异氤酸酯在甲苯中，100%的化学计量大 kx104L/mols预聚物的制备虽然“一步法”生产聚氨酯弹性体有其有利的一面（例如成本低、速度快），但 是多数情况下大家愿意选择“预聚法”路线。一些公司销售预聚体，使用这些预聚体在某些生产上是有好处的。虽然购买 预聚体要比自己合成贵一些，但是它可避免在操作过

4、程中异氤酸酯的挥发，并且 公司可提供对这些材料的服务。如果准备合成预聚体，下面典型的程序是有帮助 的。加热690g(1.38当量)的Terathane 1000的聚醚，在90C下，真空搅拌12小时，除去所存在的湿气。氮气保护下冷却至70C。加入435g(3.5当量)的纯MDI。反应热将使温度升高至804C，保持这个温度12小时，确保反应完全。在没有湿气的存在下，用这种技术生产的预聚体，在室温下可贮存数月。TDI体系的预聚体制备时通常在较低的温度，TDI在4045C，Terathane 在其通常的贮存温度6070C较为合适。NCO分析为了获得最好的结果，应测定预聚物的异氤酸酯基含量，一般的程序如下：称取3.56.5g预聚体，放入干燥过的烧瓶用移液管加入20mL二正丁胺溶液(在容量瓶中338ml二正丁胺用干燥的甲苯稀释到1000ml)。加入50mL干燥的四氢呋喃搅拌至均一加入100mL无水异丙醇用0 5ml漠酚兰溶液作指示剂，用1.0N的盐酸溶液滴定至黄色终点(取0.1g漠酚兰，加1.5ml的1N的NaOH溶液，用蒸馏水稀释至100