关于聚氨酯介绍

[拼音]：ju’anzhi

[外文]：polyurethanes

主链含─NHCOO─重复结构单元的一类聚合物。英文缩写为PU。由单体异氰酸酯与羟基化合物聚合而成。

简史

1937年德国O.拜尔首先用二异氰酸酯与二元醇反应制得聚氨酯，并加工为鬃丝。不久，又研究成功聚氨酯橡胶。60年代起，由于聚氨酯泡沫塑料、热塑性d性体和合成皮革等产品的问世，聚氨酯的研究和应用得到迅速发展。

性质

聚氨酯含有强极性的氨基甲酸酯基团，不溶于非极性溶剂，具有良好的强韧性和耐油性。采用不同的原料，可制得适应较宽温度范围(一般为－50～150℃)的各种产品。在碱性介质中或较高温度下耐水解稳定性较差，特别是聚酯型聚氨酯更为突出。改变单体的品种和配比，可制得具有不同性能和用途的聚氨酯产品，其中包括d性体、纤维、泡沫塑料、涂料和胶粘剂等。

聚合

常用异氰酸酯与羟基化合物进行聚加成反应(见聚合反应)而制得。根据单体分子中异氰酸酯基和羟基数目的不同，可以制得体型高分子或线型高分子。反应如下（R为烃基）：

异氰酸酯基中的C匉N双键非常活泼， 可自聚成二聚体或三聚体，也可与含有活性氢的基团，例如水、醇、酚、酸、胺等进行加成反应（见表）。其活性次序如下（Ar为芳基）：

聚氨酯的合成可在熔体或溶液中进行。在熔体中反应（见熔融缩聚）时必须避免由于温度过高而引起的副反应。溶液聚合时常用的溶剂有乙酸酯类、丁酮、四氢呋喃、芳烃和卤代烃等。有时使用催化剂，催化剂为叔胺类和有机锡化合物，常用三亚乙基二胺和二丁基二月桂酸锡。

常用的多异氰酸酯有：2，4（或2，6）－甲苯二异氰酸酯、4，4′－二异氰酸酯二苯甲烷、次甲基多苯异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯。

常用的多元醇分为三类：

（1）简单多元醇，如乙二醇、丙二醇、丁二醇、己二醇、丙三醇、季戊四醇、木糖醇。

（2）聚酯型多元醇，为二元酸与多元醇缩聚生成的末端含有羟基的聚酯低聚物，如羟基封端的己二酸乙二醇酯。制得的聚氨酯称为聚酯型聚氨酯。

（3）聚醚型多元醇，由环氧化合物，如四氢呋喃、环氧丙烷等开环聚合生成的末端含有羟基的聚醚低聚物。选用不同的起始剂，可以得到不同官能度的多元醇。制得的聚氨酯称为聚醚型聚氨酯。

工业产品

其合成通常分两步进行：先将分子量约为 800～2500的二元醇与过量的芳族二异氰酸酯反应，生成异氰酸酯封端的线型预聚物。然后用丁二醇扩链，得到以聚醚或聚酯为“软段”而以二异氰酸酯和扩链剂为“硬段”的热塑性d性体；或者用芳族二胺扩链并交联而得到浇铸型d性体。聚氨酯d性体具有良好的耐油性和耐磨性，以及优良的综合性能。可以用作滚筒、传送带、管子等工业用部件，汽车零件，鞋底，合成皮革，电线和电缆护层，医用人工脏器等。

由二异氰酸酯和聚醚型二元醇制得预聚物，再用肼或二元胺扩链，可制成d性纤维（如Spandexd性纤维），具有良好的染色性和耐候性。

在聚氨酯产品中占比例最大的一类。采用不同的原料和配比，可以制得软质和硬质泡沫体。例如，硬质泡沫体需要高度交联，因此要求异氰酸酯占较大的比例；而软质泡沫体则要求用柔顺性好的聚醚作原料。泡沫塑料的制法有两种：

（1）一步法，将原料异氰酸酯、聚醚、水、表面活性剂、催化剂同时混合，使它发泡即得。软质泡沫体几乎全用此法。

（2）预聚体法，将多元醇与异氰酸酯先生成预聚体，再与催化剂、发泡剂混合。由于分子已预先增大，所以发泡容易。此法适用于硬泡沫体的现场发泡或模塑品的制造。

软质泡沫体主要用作各种衬垫，用于寝室用具、车辆、家具、服装等。硬质泡沫体主要用作隔热、吸音、包装、绝缘材料等，最近向高级家具所用低发泡合成木材方面发展。

由多异氰酸酯与多元醇在适当的溶剂中反应制得。可采用不同的固化方式，如热固化、湿气固化、催化固化和多元醇固化等，以适应不同的配比和不同的要求。聚氨酯涂料具有致密、耐化学药品、耐磨、耐气候、粘合力强等优点，是一种高级涂料，用于高级运输器材、家具、木器和金属的防腐，以及织物涂层等。

一般由两个组分组成，即多异氰酸酯和羟基封端的聚醚或聚酯，使用时混合。由于─NCO可与多种含有活性氢的材料表面反应，生成的─NHCOO─又具有较大的内聚能，因此它与多种金属、玻璃、陶瓷、纤维等材料间产生很高的粘合力。

发展趋势

聚氨酯产品的生产工艺、品种及其应用正在迅速发展。新开发的重要产品有：反应注射模塑聚氨酯d性体、聚氨酯乳液、医用聚氨酯橡胶和磁性材料胶粘剂等。

参考文章

• 聚氨酯清洗剂废水治理