原)逐步加成聚合物的生產(chǎn)工藝51概述.ppt

第5章(原第6章) 逐步加成聚合物的生產(chǎn)工藝,5.1 概述,單體分子的官能團按逐步反應(yīng)的機理相互加成而生成聚合物， 不析出小分子副產(chǎn)物，這種反應(yīng)稱為逐步加成反應(yīng)。 所得聚合物稱為逐步加成聚合物。,5.1.2 工業(yè)上生產(chǎn)的逐步加成聚合物品種,5.1.1 逐步加成反應(yīng),聚氨酯 聚脲 環(huán)氧樹脂,聚氨酯發(fā)展最快 產(chǎn)量最大,塑料 橡膠 合成纖維 涂料 粘合劑,第5章 逐步加成聚合物的生產(chǎn)工藝,5.2 聚氨酯（Polyurethane,PU）的合成原理,主鏈中含有氨基甲酸酯基重復結(jié)構(gòu)單元的聚合物,聚氨基甲酸酯（聚氨酯）,異氰酸酯，-NCO異氰酸酯基團,5.2.1異氰酸酯基的化學反應(yīng),(1)異氰酸酯與含活潑氫化合物的反應(yīng)(異氰酸酯的典型反應(yīng)),水、醇、胺、酸,第5章 逐步加成聚合物的生產(chǎn)工藝,第5章 逐步加成聚合物的生產(chǎn)工藝,各個反應(yīng)產(chǎn)物中仍含有活潑氫原子 可與過量的異氰酸酯進一步發(fā)生反應(yīng),第5章 逐步加成聚合物的生產(chǎn)工藝,(2) 異氰酸酯的自聚反應(yīng),在適當催化劑作用下，異氰酸酯可以發(fā)生自聚反應(yīng),A.芳香族異氰酸酯的二聚反應(yīng),室溫下緩慢進行 叔胺可加速 150以上分解,第5章 逐步加成聚合物的生產(chǎn)工藝,B.異氰酸酯的三聚反應(yīng),脂肪族、芳香族異氰酸酯均可發(fā)生 叔胺、鉀、鈉可催化 150200時仍很穩(wěn)定,C.異氰酸酯的線型縮聚反應(yīng),聚酰胺，n 可達2000,三聚反應(yīng)最重要，可用來制取優(yōu)質(zhì)的油漆涂料 及耐溫、阻燃的泡沫塑料，以及聚氨酯彈性體。,第5章 逐步加成聚合物的生產(chǎn)工藝,5.2.2聚氨酯樹脂的合成原理,單體組分,二元(或多元)異氰酸酯化合物 二元(或多元)醇化合物(聚酯，聚醚),制造工藝過程,一步法 兩步法（預(yù)聚體法，半預(yù)聚體法）,（1） 一步法：異氰酸酯和含活潑氫（如醇類化合物）直接進 行逐步加成聚合反應(yīng)合成聚氨酯的方法,第5章 逐步加成聚合物的生產(chǎn)工藝,（2） 兩步法：預(yù)聚體法,第5章 逐步加成聚合物的生產(chǎn)工藝,第一步 合成預(yù)聚體：異氰酸酯基封端的低聚物,2 OCN-R-NCO + HO-R-OH = OCN-OCN,第二步 預(yù)聚體進行擴鏈反應(yīng)和交聯(lián)反應(yīng),預(yù)聚體進一步反應(yīng)生 成高分子量的聚氨酯,聚氨酯熱塑性彈性體 聚氨酯橡膠 泡沫塑料 涂料、粘合劑,（3） 擴鏈反應(yīng),分子量不高的聚合物，通過末端活性基團的反應(yīng)使分子相互連結(jié)而增大分子量的過程稱為擴鏈，相應(yīng)的反應(yīng)稱為擴鏈反應(yīng)。,第5章 逐步加成聚合物的生產(chǎn)工藝,1R2：擴鏈，端基-NCO 0.5R1：擴鏈，端基-OH,（4）交聯(lián)反應(yīng),第5章 逐步加成聚合物的生產(chǎn)工藝,三種形式,交聯(lián)劑交聯(lián) 加熱交聯(lián) 氫鍵交聯(lián),A 用多元醇作交聯(lián)劑的交聯(lián)反應(yīng)(帶-NCO端基的預(yù)聚體),B 利用過量二異氰酸酯的交聯(lián)反應(yīng)（加熱交聯(lián)）,第5章 逐步加成聚合物的生產(chǎn)工藝,5.2.3聚氨酯的主要原料及其特性,(1) 異氰酸酯,2,4-甲苯二異氰酸酯，光照變黃。 2,6-甲苯二異氰酸酯，光照變黃。 TDI-100, TDI-80, TDI-65所得聚氨酯制品物理性能較好，但毒性大。,4,4-二苯基甲烷二異氰酸酯，MDI 分子量大，蒸汽壓低，毒性小。,脂肪族異氰酸酯，光照不變黃。 己二異氰酸酯HDI等。,第5章 逐步加成聚合物的生產(chǎn)工藝,(2) 多元醇化合物,聚醚多元醇：聚環(huán)氧乙烷，環(huán)氧乙烷/環(huán)氧丙烷共聚物,起始劑,兩種羥基：仲羥基，伯羥基（活性高）,第5章 逐步加成聚合物的生產(chǎn)工藝,聚酯多元醇：二元酸與多元醇反應(yīng)得到，分子量10003000,第5章 逐步加成聚合物的生產(chǎn)工藝,(3) 擴鏈劑,與預(yù)聚體反應(yīng)使分子鏈擴展而增大 在聚氨酯大分子鏈中成為硬段,第5章 逐步加成聚合物的生產(chǎn)工藝,種類,二元醇類：乙二醇、1,4-丁二醇 三元醇類：三羥甲基丙烷 二元胺類：常用芳香族胺類，聯(lián)苯胺等,3,3-二氯-4,4-二苯基甲烷二胺,(4) 催化劑：叔胺（三乙胺、三乙醇胺）；有機錫類化合物,第5章 逐步加成聚合物的生產(chǎn)工藝,5.3聚氨酯大分子結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系,5.3.1聚氨酯的類型,(1) 線型聚氨酯二元異氰酸酯與短鏈二元醇反應(yīng),非常堅硬與結(jié)晶性的聚酰胺相似 ，可制纖維。但逐漸淘汰,(2) 線型聚氨酯二元異氰酸酯與長鏈二元醇反應(yīng),可得到軟性的、橡膠狀高聚物,(3) 嵌段型聚氨酯聚酯或聚醚嵌段,第5章 逐步加成聚合物的生產(chǎn)工藝,利用預(yù)聚體經(jīng)擴鏈反應(yīng)得到的聚氨酯：聚酯型和聚醚型,采用二元醇作擴鏈劑得到氨基甲酸酯硬段 采用二元胺作擴鏈劑得到脲基型硬段,由于結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)能力強，嵌段型聚氨酯用途非常廣泛,(4) 交聯(lián)型聚氨酯,上述聚氨酯交聯(lián),第5章 逐步加成聚合物的生產(chǎn)工