1. Co to jest prepolimer poliuretanowy?
Prepolimer poliuretanowy, znany również jako prepolimer poliuretanowy, to półprodukt polimerowy- powstały w wyniku proporcjonalnej reakcji poliizocyjanianu z poliolami (polieterami lub poliestrami), w którym reaktywne grupy funkcyjne pozostają takie same na obu końcach łańcucha molekularnego. Nie jest to produkt końcowy, ale półprodukt, który można poddać dalszej reakcji z przedłużaczami łańcucha, środkami sieciującymi lub innymi substancjami aktywnymi, tworząc końcowy materiał poliuretanowy. Metoda prepolimeru (znana również jako metoda-dwuetapowa) jest najbardziej popularną metodą syntezy w przemyśle poliuretanów. Struktura molekularna i właściwości mechaniczne metody prepolimerowej są lepiej kontrolowane niż metoda jednoetapowa-, w której wszystkie surowce reagują ze sobą.
Streszczenie: Prepolimer poliuretanowy jest aktywnym półproduktem powstającym w wyniku częściowej reakcji izocyjanianu i poliolu. Jest to sedno „metody prepolimerowej (dwu{1}}etapowej), która wymaga wydłużonych łańcuchów lub-połączeń poprzecznych, aby otrzymać końcowy produkt poliuretanowy.
2, Surowce rdzeniowe: dobór izocyjanianów i polioli.
Dwoma podstawowymi surowcami do wytwarzania prepolimerów są poliizocyjaniany i oligomeryczne poliole. Powszechnie stosowane poliizocyjaniany obejmują diizocyjanian toluenu (TDI), diizocyjanian difenylometanu (MDI), diizocyjanian izoforonu (IPDI), diizocyjanian heksametylenu (HDI) itp. TDI i MDI są powszechnie stosowane jako końcowe prepolimery NCO, natomiast HDI i IPDI są szeroko stosowane w-kompleksowych powłokach i systemach-na bazie wody ze względu na ich właściwości zapobiegające-żółknięciu. W przypadku polioli, poliole polieterowe (takie jak glikol polietylenowy, glikol polipropylenowy i glikol tetrahydrofuranowy) stosuje się w układach miękkich, natomiast poliole poliestrowe (takie jak adypinian polibutylenu) stosuje się w układach twardych, które wymagają odporności na warunki atmosferyczne i wytrzymałości mechanicznej. Liczba hydroksylowa, liczba kwasowa, zawartość wilgoci i zawartość jonów metali w surowcach bezpośrednio wpływają na jakość prepolimeru.
Streszczenie: Izocyjaniany decydują o twardości i reaktywności prepolimerów, poliole decydują o właściwościach miękkich segmentów i końcowych{{0}zastosowaniach, a czystość i wstępna obróbka surowców to pierwszy krok w przygotowaniu kwalifikowanych prepolimerów.
3, Zasada reakcji: stopniowo dodawaj grupy izocyjanianowe i hydroksylowe
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>- Aktywność NCO na węglowodorach tłuszczowych. W odpowiedzi na różne grupy funkcyjne mogą wystąpić reakcje konkurencyjne. Dlatego konieczne jest kierowanie kierunkiem reakcji poprzez kontrolowanie proporcji surowców i warunków technologicznych. Dodatek katalizatorów, takich jak oktanian i oktanian cyny cynawej oraz dilaurynian dibutylocyny, oraz triaminy, takiej jak trietylenodiamina i trietyloamina, może znacznie przyspieszyć reakcję.
Reakcja chemiczna syntetycznych prepolimerów polega na stopniowym dodawaniu egzotermicznej, stopniowej reakcji addycji pomiędzy -NCO i -OH w celu utworzenia wiązań aminoestrowych. Różnice w aktywności grup i wyborze katalizatora są kluczowymi czynnikami kontrolującymi kierunek i szybkość reakcji.
4. Przygotowanie końcowego prepolimeru NCO (powszechne zastosowanie)
Końcowy prepolimer NCO jest najczęściej stosowanym typem prepolimeru w przemyśle, a jego przygotowanie wymaga nadmiaru izocyjanianu w celu zatrzymania wolnych-grup NCO na obu końcach łańcucha molekularnego reakcji. Typowy proces polega na pierwszym odwodnieniu w próżni (zwykle 120 stopni, pod próżnią przez 2-3 godziny), ochłodzeniu, a następnie powolnym wkraplaniu polialkoholu do nadmiaru poliizocyjanianów, mieszając pod osłoną azotu. Jednocześnie usuń ciepło z reakcji na czas, aby utrzymać temperaturę między 40 a 80 stopni. Mole NCO są na ogół kontrolowane w zakresie od 1,5:1 do 3:1, a zawartość wolnych NCO w produkcie końcowym wynosi zazwyczaj od 3% do 12%. Podczas reakcji można dodać niewielką ilość rozpuszczalnika (np. acetonu, octanu etylu, toluenu) w celu regulacji lepkości lub można dodać inhibitor polimeryzacji (np. chlorek benzenosulfonylu), aby zapobiec tworzeniu się żelu. Punkt końcowy reakcji określono poprzez pomiar zawartości NCO i reakcję zatrzymano po osiągnięciu wartości teoretycznej.
5, Przygotowanie końcowego prepolimeru OH.
W przeciwieństwie do końcowych prepolimerów NCO, terminalne prepolimery OH umożliwiają nadmiarowi polioli zatrzymanie grup hydroksylowych (-OH) na obu końcach łańcucha molekularnego reakcji. Metoda jest podobna do końcowego NCO, z tą różnicą, że stosunek składników zostaje odwrócony --za dużo polioli, za mało izocyjanianów, a stosunek molowy NCO reguluje się w zakresie od 0,8:1 do 1:1. Ponieważ reaktywność grupy hydroksylowej jest znacznie niższa niż reaktywność grup izocyjanianowych, końcowy prepolimer hydroksylowy ma dobrą stabilność podczas przechowywania i nie jest łatwy do samopolimeryzacji. Są powszechnie stosowane jako główna lub miękka część kleju dwuskładnikowego. W praktycznych zastosowaniach końcowe prepolimery OH zwykle otrzymuje się przez dalsze wydłużanie łańcucha z niewielkim nadmiarem glikolu dietylenowego w oparciu o końcowe prepolimery NCO.