异氰酸酯
O=C=N-R-N=C=O
H-O-R1-O-H
多元醇
O C N R N
O C
+
-O-R1-O-
一、聚氨酯概述
2、聚氨酯主要用途
PU树脂组成
二异氰酸酯 活泼氢化合物（聚酯/聚醚，小分子醇，胺类）
催化剂
溶剂 助剂
二异氰酸酯
甲苯二异氰酸酯（TDI）
NCO CH3 NCO
CH3 NCO
2,6-TDI
胺类催化剂
NCO/H2O
溶剂
有机溶剂必须是 氨酯级 溶剂，基本上不含水，消耗1mol的NCO所需溶剂 的克数，该值必须大于2500
DMF
TOL
IPA
TSK
CYC
MEK
异氰酸酯的化学反应
1、异氰酸酯与羟基的反应 2、异氰酸酯与胺基的反应 3、异氰酸酯与水的反应 4、异氰酸酯与氨基甲酸酯的反应 5、异氰酸酯的自聚反应
聚氨酯化学
主讲人：王质伟
主要内容
1、聚氨酯概述 2、PU树脂组成
3、异氰酸酯化学反应
4、PU分子微观结构
一、聚氨概述
1、定义 聚氨酯全称：聚氨基甲酸酯 英文：Polyurethane 聚氨酯结构：
O C NH R O NH C O R1 O n
一、聚氨酯概述
O C NH R NH O C O R1 O n
异氰酸酯化学反应
1、异氰酸酯与羟基的反应
RNCO+R1-OH n OCN-R-NCO RNHCOOR1
+
n HO-R1-OH [-CONH-R-NHCO-OR1-O-]n
聚氨酯
反应速度：-CH2-OH > -CH-OH
异氰酸酯化学反应
2、异氰酸酯与胺基的反应（常温下快速反应） 伯胺基：NH2 仲胺基：NH
NCO
2,4-TDI
二 异 氰 酸 酯 化 合 物
二苯基甲烷-4,4’-二异氰酸酯（MDI）
NCO
CH 2
NCO
二环己基二异氰酸酯（HMDI）
NCO
CH 2
NCO
NCO
异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）
H3C CH3 CH3
CH 2NCO
1,6-己二异氰酸酯（HDI）
OCN(CH2)6NCO
TDI-80： 80% 2,4-TDI， 20% 2,6-TDI TDI-65： 65% 2,4-TDI， 35% 2,6-TDI TDI-100：100% 2,4-TDI，0% 2,6-TDI
R-NCO+R1-NH2
R-NHCONHR
脲
R-NCO+R1R2NH
R-NHCONR1R2
取代脲
异氰酸酯化学反应
3、异氰酸酯与水的反应
RNCO+H2O
慢
R-NHCOOH
快
快
RNH2+CO2
RNH2+RNCO 2RNCO+H2O
R-NHCONH-R
脲
RNHCONHR+CO2
1mol(18g)水与1mol二异氰酸酯（TDI174g或MDI250g）生成1mol（22.4L）CO2 空气中的水分及容器壁附着的水分会使NCO含量降低，使预聚体黏度变大甚至凝胶， 产生的CO2还会使容器涨罐。
活泼氢化合物
聚酯多元醇
聚醚多元醇
C
O
C
含有活泼氢的化合物
小分子二醇
EG BG HG TMP等
二胺类
H2N
R
NH2
聚酯多元醇反应原理：
n HOOC R COOH
+ (n+1) HO
R1 OH
O HO R1 O C R
O C O R1 O H n
+ 2nH2O
催化剂
需要催化剂的反应：NCO/OH，NCO/H2O 有机锡催化剂 NCO/OH
异氰酸酯化学反应
4、异氰酸酯与氨基甲酸酯的反应
RNCO + R1-NHCOO-R2
120-140℃
O R1
交联结构
O
R-NH-C-N-C-OR2
异氰酸酯化学反应
自聚反应 二聚：
2ArNCO Ar-N C O
O
C N-Ar
MDI、TDI在室温下可以缓慢产生二聚体，具有邻位取代基的芳香族异氰酸酯， 由于位阻效应，在常温下不能生成二聚体，而MDI由于NCO邻位无取代基， 活性比TDI大，即使无催化剂，室温也有部分单体缓慢自聚成二聚体。
聚氨酯分子的微观结构
软段：大分子多元醇
异氰酸酯 硬段 小分子醇、胺
聚氨酯分子的微观结构
一步法 预聚系数 合成工艺
预聚法
预聚粘度 MDI过量法
聚氨酯分子的微观结构
一步法
聚氨酯分子的微观结构
预聚法
多醇+MT
EG+MT
聚氨酯分子的微观结构
MDI过量法
多醇+所有MDI
EG