聚氨酯原料的基础概念

聚氨酯（Polyurethane，简称 PU）是一类由**异氰酸酯（–NCO）与多元醇（–OH）**通过加成反应生成的高分子材料。根据不同原料的选择和配比，可以制得泡沫、弹性体、涂料、胶黏剂、合成革、人造木材等多种产品。

一、主要原料

• 异氰酸酯（Isocyanate）
  
  
  • 代表结构：–NCO 基团
  • 常见品种：
    
    
    • TDI（二苯基甲烷二异氰酸酯）：主要用于软泡和涂料。
    • MDI（二苯基甲烷二异氰酸酯）：包括纯 MDI 和聚合 MDI，广泛用于硬泡、弹性体和 CASE（涂料、胶黏剂、密封剂、弹性体）。
    • 其他：HDI（六亚甲基二异氰酸酯）、IPDI（异佛尔酮二异氰酸酯），多用于耐黄变、耐候涂料。
      
      
  • 作用：提供–NCO 活性基团，与羟基反应生成脲烷键（–NH–COO–），是聚氨酯骨架的关键。
    
    
• 多元醇（Polyols）
  
  
  • 代表结构：含多个–OH 基团
  • 种类：
    
    
    • 聚醚多元醇（Polyether Polyols）：常用环氧丙烷（PO）、环氧乙烷（EO）聚合而成，反应活性高，耐水解性好。
    • 聚酯多元醇（Polyester Polyols）：由二元酸与二元醇缩聚而成，力学性能好，耐溶剂、耐油，但耐水解性差。
      
      
  • 作用：决定聚氨酯的柔韧性、耐候性、耐化学性等性能。
    
    
• 扩链剂/交联剂
  
  
  • 常见：乙二醇（EG）、1,4-丁二醇（BDO）、三乙醇胺（TEA）、甘油等。
  • 作用：调节硬段比例，提高材料的硬度、强度和热性能。
    
    
  
  

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二、辅助原料

• 催化剂
  
  
  • 常见：叔胺（如三乙烯二胺 TEDA）、有机锡（如辛酸亚锡）。
  • 作用：加速异氰酸酯与多元醇、水等反应，控制发泡与固化速度。
    
    
• 发泡剂
  
  
  • 化学发泡：水与异氰酸酯反应生成 CO2。
  • 物理发泡：加入挥发性液体（如 HFCs、HCFCs、戊烷等）。
    
    
• 表面活性剂
  
  
  • 常见为有机硅类。
  • 作用：稳定泡孔结构，控制泡孔大小与均匀性。
    
    
• 添加剂
  
  
  • 包括阻燃剂、抗氧剂、光稳定剂、填料、颜料等，用于改善特殊性能。
    
    
  
  

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三、基本反应原理
聚氨酯原料的选择直接决定最终产品的性能，核心关联逻辑如下：

• 硬度调节：用 “低羟值多元醇（高分子量）+ 纯 MDI”→ 软质产品（如海绵）；用 “高羟值多元醇（低分子量）+ 聚合 MDI”→ 硬质产品（如保温板）。
• 耐候性调节：户外应用（如外墙涂料）需选 “脂肪族异氰酸酯（HDI/IPDI）+ 耐水解聚醚多元醇”，避免黄变和水解；室内应用（如床垫）可选 “TDI+PPG”，成本更低。
• 力学性能调节：需高强度（如传送带）选 “聚酯多元醇 + 纯 MDI”；需高弹性（如氨纶）选 “PTMEG + 纯 MDI”。
  

• 异氰酸酯基（–NCO） 与 羟基（–OH） → 生成 氨基甲酸酯键（–NH–COO–）。
• 异氰酸酯基（–NCO） 与 水（H2O） → 生成胺基并释放 CO2 气体（发泡反应）。
• 通过不同配方设计，可以控制聚氨酯的软硬段比例、交联密度，进而决定产品的性能。
  
  

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四、原料选择对性能的影响

• 异氰酸酯类型：决定耐黄变性、力学强度、耐候性。
• 多元醇种类：决定柔软性、耐水解性、机械性能。
• 扩链剂和交联剂：影响硬度、弹性和热稳定性。
• 助剂体系：决定发泡质量、加工工艺性及耐久性。