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聚氨酯泡沫塑料合成的化学反应

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海绵宝宝 发表于 2019-9-12 10:04:41 | 显示全部楼层 |阅读模式
聚氨酯泡沫体的合成是比较复杂的过程,它主要有以下几个特点。
(1)反应速度快。
在聚氨酯泡沫体制备的过程中,当各化学原料混合后会立即发生化学反应,生产操作时间很短,一般从混合到乳白、起发直至泡沫上升停止,通常仅在几分钟内完成,对有些快速反应配方,操作时间则更短,仅在几十秒至几秒钟内完成发泡历程。
(2)聚氨酯泡沫体的合成过程伴随着大量热量放出。
异氰酸酯与羟基化合物或聚合物以及它与水、胺等化合物之间的基本反应都是放热反应。在反应过程中,热量的集聚会加速反应,同时也会给加工工艺和产品性能造成一定影响。例如使用较高含水配方制备体积较大的块状泡沫体时,产生大量的反应热,且泡沫体传热效率差,两种作用的叠加会使泡沫体中心温度达到110℃,甚至更高,造成泡沫体内部产生焦烧现象,甚至会产生自燃,影响泡沫体性能,危及泡沫体生产安全。
(3)反应类型复杂、多样,而且彼此间具有选择性和竞争性。
在聚氨酯泡沫体的合成中,异氰酸酯会与小分子和大分子的氢给体产生分子链的增长反应和发泡反应,同时,还能进一步产生分子的支化、交联反应或三聚化反应等不同类型的反应。这些反应在不同催化剂的作用和工艺条件下,能对各类反应产生不同竞争性,在一定程度上可借此调节、控制生成
聚合物的分子结构、排列,对聚合物的物理、化学性质产生一定影响。
(4)从原料到产品,相态会产生突变,体积会快速增长。
制聚氨酯泡沫塑料的化学原料均为液态,在制备的过程中,通常是在短短的几分钟内,反应体系就会从液态经历胶体态
并迅速转化成固态,同时还伴随着气态物质的产生或挥发。从胶体化学角度来讲,合成进程是在产生气态物质的同时,反应体系是从液态转变成塑性胶体态,并最终达到高弹态。另外,在这些相态变化的过程中,还将出现相分离现象。同时,气体物质的产生和挥发作用会使物料在相态转变的过程中产生体积膨胀,根据配方和工艺条件的不同,生成物最终的体积将会增加几倍至十几倍之多。
(5)聚氨酯制备所用基础原料来源多样。
在合成泡沫体时,主要使用两类原料,即含有异氰酸酯基团的异氰酸酯和含有活泼氢的化合物和聚合物。前者主要有TDI、MDI、PAPI三种,但基于异构比、聚合度以及各种改性产品的出现,在使用中也会有较大幅度的选择余地。而对于后一类原料、品种、规格十分繁杂,从反应基团区分,有羟基、氨基、羧基等。从官能度上区分有2、3直至6、8不等:而分子量则从小分子化合物到几百、上千的聚合物;含有的特性基团也五花八门,如酯基、醚键、不饱和双键、苯环、芳杂环等。由这些不同品种、规格原料的搭配组合,術生出来的聚合物必然具备不同的外观表征、不同的内在结构,生产出性质不同的聚氨酯泡沫体,使聚氨酯泡沫体具有范围极广的应用领域。
聚氨酯泡沫塑料化学反应的基础是由异氰酸酯所特有的异氰酸酯基团决定的,该基团由重叠双键构成,化学性质极其活泼,它能与各种含有活泼氢的化学物质在碳氮双键处产生加
成反应。此外,在一定的条件下,其自身还能产生自聚或脱羰等反应。
在聚氨酯泡沫体的合成过程中的主要化学反应表示如下。
A.链增长反应
微信图片_20190911094556_副本.jpg
B.CO2气体生成反应
微信图片_20190911095140_副本2.jpg
C.生成支链的反应
微信图片_20190911094539_副本.jpg
D.本身自聚反应
微信图片_20190911094535_副本.jpg
E.引入噁唑烷酮的反应
微信图片_20190911094520_副本.jpg

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