1. Què és el prepolímer de poliuretà?
El prepolímer de poliuretà, també conegut com a prepolímer de poliuretà, és un producte semi--polímer format per la reacció proporcional del poliisocianat amb poliols (polièters o polièsters), en què els grups funcionals reactius romanen iguals als dos extrems de la cadena molecular. No es tracta d'un producte final, sinó d'un intermedi que pot reaccionar encara més amb extensors de cadena, reticulants o altres substàncies actives per formar el material de poliuretà final. El mètode del prepolímer (també conegut com a mètode de dos-passos) és la via de síntesi més habitual a la indústria del poliuretà. L'estructura molecular i les propietats mecàniques del mètode del prepolímer estan més controlades que les del mètode d'un-pas, en què totes les matèries primeres reaccionen juntes.
Resum: El prepolímer de poliuretà és un intermedi actiu format per reacció parcial d'isocianat i poliol. És al cor el procés del "métode de prepolímers (dos-passos), que requereix cadenes o enllaços-creuats estesos per obtenir el producte final de poliuretà.
2, matèries primeres bàsiques: selecció d'isocianats i poliols.
Les dues matèries primeres bàsiques per a la preparació de prepolímers són els poliisocianats i els poliols oligomèrics. Els poliisocianats que s'utilitzen habitualment inclouen el diisocianat de toluen (TDI), el diisocianat de difenilmetà (MDI), el diisocianat d'isoforona (IPDI), el diisocianat d'hexametileno (HDI), etc. El TDI i el MDI s'utilitzen habitualment com a prepolímers NCO finals, mentre que l'HDI i l'IPDI s'utilitzen àmpliament en sistemes de recobriment d'alta gamma i aigua. les seves propietats anti-groguencs. En el cas dels poliols, els polieterpoliols (com el polietilenglicol, el polipropilenglicol i el tetrahidrofuranglicol) s'utilitzen en sistemes tous, mentre que els polièster poliols (com l'adipat de polibutilè) s'utilitzen en sistemes durs que requereixen resistència a la intempèrie i resistència mecànica. El valor d'hidroxil, el valor d'àcid, el contingut d'humitat i el contingut d'ions metàl·lics de les matèries primeres afecten directament la qualitat del prepolímer.
Resum: Els isocianats determinen la duresa i la reactivitat dels prepolímers, els poliols determinen les propietats dels segments tous i els usos{0}}finals, i la puresa i el pretractament de les matèries primeres són el primer pas per preparar prepolímers qualificats.
3, Principi de reacció: afegiu gradualment grups isocianat i hidroxil
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>- Activitat NCO en hidrocarburs grassos. Es poden produir reaccions competitives en resposta a diferents grups funcionals. Per tant, cal guiar la direcció de la reacció controlant la relació de matèries primeres i condicions tecnològiques. L'addició de catalitzadors, com ara compostos organoestanys octat i octoat estannós i dilaurat de dibutilestany, i triamina, com ara trietilendiamina i trietilamina, pot accelerar molt la reacció.
La reacció química dels prepolímers sintètics és l'addició gradual d'una reacció d'addició exotèrmica gradual entre -NCO i -OH per formar enllaços aminoèster. Les diferències en l'activitat del grup i la selecció del catalitzador són factors clau que controlen la direcció de la reacció i la velocitat de reacció.
4. Preparació del prepolímer NCO terminal (ús comú)
El prepolímer NCO final és el tipus més utilitzat a la indústria i la seva preparació implica un excés d'isocianat per retenir els grups-NCO lliures als dos extrems de la cadena molecular de la reacció. El procés típic és primer deshidratar al buit (generalment a 120 graus, aspirat durant 2-3 hores), refredar i, a continuació, degotejar lentament el polialcohol en un excés de poliisocianats, remenant sota protecció de nitrogen. Al mateix temps, retireu la calor de la reacció a temps per mantenir la temperatura entre 40 i 80 graus. Els mols de NCO generalment es controlen entre 1,5:1 i 3:1, i el producte final de contingut de NCO lliure és generalment del 3% al 12%. Durant la reacció, es pot afegir una petita quantitat de dissolvent (per exemple, acetona, acetat d'etil, toluè) per regular la viscositat, o es pot afegir un inhibidor de polimerització (per exemple, clorur de benzè sulfonil) per evitar la formació de gel. El punt final de la reacció es va determinar mesurant el contingut de NCO i la reacció s'atura quan s'arriba al valor teòric.
5, Preparació del prepolímer OH final.
A diferència dels prepolímers NCO terminals, els prepolímers OH terminals permeten que els poliols en excés retinguin grups hidroxil (-OH) als dos extrems de la cadena molecular de la reacció. El mètode és similar al final NCO, excepte que la proporció d'ingredients s'inverteix --massa poliols, no hi ha prou isocianats, i la NCO la proporció molar controlada entre 0,8:1 i 1:1. Com que la reactivitat del grup hidroxil és molt inferior a la dels grups isocianat, el prepolímer hidroxil terminal té una bona estabilitat d'emmagatzematge i no és fàcil d'autopolimeritzar. S'utilitzen habitualment com a part principal o tova d'un adhesiu de dos components. En aplicacions pràctiques, els prepolímers OH terminals s'obtenen generalment ampliant encara més la cadena amb un lleuger excés de dietilenglicol basat en prepolímers NCO terminals.