聚氨酯树脂的制备与应用.doc

北京化工大学北方学院课程（论文）
聚氨酯树脂的制备与应用
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摘要

聚氨酯是综合性能优秀的合成树脂之一。由于其合成单体品种多、反应条件温和、专一、可控、配方调整余地大及其高分子材料的微观结构特点，可广泛用于涂料、黏合剂、泡沫塑料、合成纤维以及弹性体,已成为人们衣、食、住、行以及高新技术领域必不可少的材料之一，其本身已经构成了一个多品种、多系列的材料家族，形成了完整的聚氨酯工业体系，这是其它树脂所不具备的。因而就有必要对其进行研究，在此对其制备、应用做以简单总结。

关键词：聚氨酯树脂制备应用

Abstract

第一节概述

1937年，德国化学家OttoBayer及其同事用二或多异氰酸酯和多羟基化合物通过聚加成反应合成了线形、支化或交联型-聚合物，即聚氨酯，标志着聚氨酯的开发成功。其后的技术进步和产业化促进了聚氨酯科学和技术的快速发展。最初使用的是芳香族多异氰酸酯(甲苯二异氰酸酯),60年代以来，又陆续开发出了脂肪族多异氰酸酯。聚氨酯树脂在涂料、黏合剂及弹性体行业取得了广泛、重要的应用。据有关文献报道，在全球聚氨酯产品的消耗总量中，北美洲和欧洲占到70％左右，美国人均年消耗聚氨酯材料约5.5kg，西欧约4.5kg。而我国的消费水平还很低，年人均不足0.5kg，具有极大发展空间。

第二节性质

聚氨酯(PU)树脂是由异氰酸酯与多元醇反应制成的一种具有氨基甲酸酯链段重复结构单元的聚合物。是由长链原料和短链原料聚合而成的，是一种嵌段聚合物。一般长链二元醇构成软段，而硬段则是由多异氰酸酯和扩链剂构成。软段和硬段的种类影响着材料的软硬程度、强度等性能。影响各种聚氨酯制品性能的因素很多，一般影响性能的基本因素为：基团的内聚能、氢键、结晶性、交联度、分子量、温度。软段在聚氨酯中占大部分，软段的分子量对聚氨酯的力学性能有影响，一般来说，假定聚氨酯分子量相同，其软段若为聚酯，则聚氨酯的强度随着聚酯二醇分子量的增加而提高，软段的结晶性的提高对聚氨酯制品的性能是有利的。异氰酸酯的结构影响聚氨酯的刚性。聚氨酯材料是一类性能较为全面的材料，具有良好的物理机械性能、优异的耐候性、弹性及软硬度随温度变化不太大等优点，在涂料、胶粘剂及油墨等许多领域都得到了广泛的应用。

第三节制备

1、糖类部分或全部取代聚醚多元醇制备聚氨酯材料[1]
低聚糖中含有多个羟基，可以和异氰酸酯基团反应生成氨酯键。Zeterlund等将葡萄糖、果糖、蔗糖分别添加到PEG-MDI预聚物中，以溶于二甘醇的1,4重氮二环(2，2，2)辛烷为催化剂，在室温下预聚10min，再在120℃下固化25h，制成可降解的聚氨酯。葡萄糖和蔗糖的含量为8％，果糖的含量为14％时，所得的聚氨酯可制成延展性均匀的涂膜。DSC测试发现，所得PU的风随糖组份质量分数的增加而上升，熔点则下降。DMA测试还表明随着糖组份含量的增加，储能模量和损耗因子增加，断裂应力增加，断裂应变降低，说明随糖组分质量分数的增加，所得试样的弹性增加，粘性下降。
2、耐热聚氨酯树脂材料的合成[2]
采用半预聚法(在四口瓶中加入计量的二异氰酸酯，氮气保护，搅拌下加入计量的聚醚多元醇反应2h，真空脱气氮气保护存放，作为组分A将聚醚多元醇M交联扩链剂及助剂T混合均匀脱气作为组分B。两组分预热到60℃，在真空浇注机中脱气6min，将B组分倒入A组分混和搅拌3min,脱气6min,浇注到预热80℃的硅橡胶模具中，于80℃固化2h，冷却20min，脱模。将树脂材料在110℃后固化即可。
3、新型芳香聚氨酯树脂的制备[3]
利用聚氨酯树脂作为包覆香料的壁材材料,聚氨酯树脂硬链段为2,4-甲苯二异氰酸酯(TDI),软链段为分子量为聚乙二醇(PEG),方法采用低温聚合。首先是预聚物的制备,将PEG溶解在丙酮中,完全溶解后在水浴冷却的情况下加入TDI,然后加入适量催化剂,一定时间后停止反应。然后是微胶囊的制备,将一定比例的香精和第一步所得预聚物混合均匀,在快速搅拌的情况下加入到含有乳化剂的水溶液中,形成水包油的乳浊液体系,乳化到微胶囊粒径合乎要求后加入扩链剂,在恒温条件下继续搅拌一定时间即可。

第四节应用

1、翻新轮胎[4]
普通橡胶轮胎的胎面必须添加炭黑和有致癌作用的芳烃油，这些物质会随着胎面的磨损而逐渐散发在空气中，从而严重污染了环境。采用PU材料翻新的轮胎能消除大量的炭黑和芳烃油对环境的污染，同时实际行驶里程可比普通轮胎高1～2倍，是提高翻新轮胎性能的新途径。
2、聚氨酯涂料[5]
以聚氨酯树脂为主要成膜物质的涂料，称为聚氨酯涂料。聚氨酯涂料由于其独特的结构而赋予加工产品以突出的强度、柔性、耐磨、透湿、耐低温等性能，已广泛应用于涂料工业、制革工业、纺织工业，建筑工业等领域。聚