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聚氨酯化学与工艺

分子量:174.2 当 量:87.1 官能度:f=2
目前商业产品有3种规格甲苯二异氰酸酯: TDI的规格、物性和质量指标
规格 相对分子量 密度(20℃)/g/cm3
沸点/℃ 纯度/% ≥ 2,4-体含量/% 2,6-体含量/% NCO含量% 蒸汽压(20℃)/Pa 主要用途
T-100 174.2 1.22 251 99.5 ≥97.5 ≤2.5 48.3 约1.33 弹性体
2) 二苯基甲烷-4,4’-二异氰酸酯(MDI)
纯MDI商品是白色至浅黄色固体。其主要化学结 构为4,4’-MDI,此外它还有另外两种异构体:2,4’ -MDI和2,2’-MDI。
OCN
CH2
4,4-MDI NCO NCO
CH2
2,2'-MDI
NCO
NCO
CH2
NCO
2,4-MDI
二苯基甲烷-4,4’-二异氰酸酯(4,4diphenylmethane diisocyanate ,MDI)是继 TDI以后发展起来、极其重要的有机异氰酸酯。由于 它含有两个苯环,分子量比TDI大,产品挥发性较小, 蒸气压较低,对人体毒性相对较小,有利于工业安 全防护,故很受聚氨酯工业的欢迎。
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、 异氰酸酯的分类 (Bayer公司产品示例)
(1)异氰酸酯基团数量
粘度 (25℃) /mPa·s
特点及典型应用
100~250 100~250 129~300 400~700
反应性较高,喷涂成型,合成木材 典型反应活性,一般硬泡、半硬泡 典型反应活性,一般硬泡、半硬泡 高官能度,特殊硬泡
Bayer AG Desmodur 44V10 Desmodur 44V20 Desmodur 44V40
二异氰酸酯:TDI MDI HDI NDI PPDI IPDI XDI等 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)
T-80 174.2 1.22 251 99.6 80±2 20±2 48.3 约1.33 C.A.S.E.F
T-65 174.2 1.22 251 99.5 65±2 35±2 48.3 约1.33 软泡、粘合剂

①T-65为2,4-TDI和2,6-TDI两种异构体比例为 (65±2)%和(35±2)%的混合体,它主要用于 生产软质聚氨酯泡沫塑料。
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 聚醚多元醇 四氢呋喃聚醚多元醇
聚氨酯原料
其它聚醚多元醇 其它多元醇
扩链(交联)剂 胺类扩链剂 醇类扩链(交联)剂
催化 剂
叔胺合剂
抗氧剂 紫外线吸收剂
着色剂 增塑剂
第一节 有机异氰酸酯
一、 结构特点
与TDI相比,MDI具有反应速度快、安全系数 较高、节能环保、产品多样化等优点。
分子量:250 当量:125 官能度:f=2 Bayer公司MDI指标
3)多苯基甲烷多异氰酸酯(PAPI)
NCO
NCO
NCO
CH2
CH2 n
(式中,n=0,1,2,3...)
多苯基甲烷多异氰酸酯(polyphenylmethane polyisocyanate ,PAPI)是褐色透明状液体,实际上 它是含有不同官能度的多异氰酸酯混合物。目前国 内外许多厂家和生产都又称其为聚合MDI或粗品 MDI。通常要求MDI应占混合物总量的50%左右。 主要用于制备聚氨酯硬质泡沫塑料、防水材料等制 品。
2、黄变型异氰酸酯 芳香族异氰酸酯(TDI、MDI、PAPI)
三、重要的异氰酸酯
1)甲苯二异氰酸酯 (toluene diisocyanate, TDI )
CH3 NCO
NCO 2,4-TDI
CH3 OCN NCO
2,6-TDI
甲苯二异氰酸酯是最早在聚氨酯材料中使用 的异氰酸酯。因其有两个异氰酸酯基团在苯 环上所处的位置不同,它有2,4-甲苯二异 氰酸酯和2,6-甲苯二异氰酸酯两种异构体。
BASF Wyandotte Corporation
②T-80为2,4-TDI和2,6-TDI两种异构体比例为 (80±2)%和(20±2)%的混合体,它主要用于 聚氨酯泡沫塑料以及其他聚氨酯产品的生产,是 产量最高、用量最大的甲苯二异氰酸酯。
③T-100为2,4-TDI含量大于95%的产品,其 2,6-TDI含量甚微,主要用于聚氨酯橡胶、 涂料、纤维等对性能要求较高的产品。
教学目的及要求
通过本章的学习,了解聚氨酯材料制备 所用原料规格、种类及相关指标,重点了 解聚合物多元醇种类及常用品种,异氰酸 酯种类及常用品种,固化剂种类及品种, 以及催化剂、发泡剂、稳定剂等相关助剂 的种类及各自的特性。
基本原料
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。
PAPI 典型产品规格
产品牌号
外观
日本聚氨酯工业株式会社
Millionate MR-100 Millionate MR-200 Millionate MR-300 Millionate MR-400
褐色液体 褐色液体 褐色液体 褐色液体
-NCO含 量/%
30.0~32.0 30.0~31.5 30.0~31.5 29.0~31.0
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