โพลียูรีเทน พรีโพลีเมอร์ เตรียมอย่างไร?

1. โพลียูรีเทนพรีโพลีเมอร์คืออะไร

โพลียูรีเทน พรีโพลีเมอร์หรือที่รู้จักกันในชื่อโพลียูรีเทน พรีโพลีเมอร์ เป็นผลิตภัณฑ์โพลีเมอร์กึ่งสำเร็จรูป-ที่เกิดขึ้นจากปฏิกิริยาตามสัดส่วนของโพลีไอโซไซยาเนตกับโพลีออล (โพลีอีเทอร์หรือโพลีเอสเตอร์) ซึ่งหมู่ฟังก์ชันที่เกิดปฏิกิริยายังคงเหมือนเดิมที่ปลายทั้งสองด้านของสายโซ่โมเลกุล ไม่ใช่ผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย แต่เป็นสารตัวกลางที่สามารถทำปฏิกิริยาเพิ่มเติมกับสารขยายโซ่ ตัวเชื่อมโยงข้าม หรือสารออกฤทธิ์อื่นๆ เพื่อสร้างวัสดุโพลียูรีเทนขั้นสุดท้าย วิธีพรีโพลีเมอร์ (หรือที่เรียกว่าวิธีสอง-ขั้นตอน) เป็นเส้นทางการสังเคราะห์กระแสหลักที่สุดในอุตสาหกรรมโพลียูรีเทน โครงสร้างโมเลกุลและคุณสมบัติเชิงกลของวิธีพรีโพลีเมอร์ได้รับการควบคุมมากกว่าวิธีขั้นตอนเดียว- ซึ่งวัตถุดิบทั้งหมดจะทำปฏิกิริยากัน
บทคัดย่อ: โพลียูรีเทนพรีโพลีเมอร์เป็นสารตัวกลางที่มีฤทธิ์ซึ่งเกิดขึ้นจากปฏิกิริยาบางส่วนของไอโซไซยาเนตและโพลิออล หัวใจของกระบวนการ "วิธีพรีโพลีเมอร์ (สอง-ขั้นตอน) ซึ่งต้องใช้สายโซ่ขยายหรือการเชื่อมโยงข้าม-เพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์โพลียูรีเทนขั้นสุดท้าย

2 วัตถุดิบหลัก: การเลือกไอโซไซยาเนตและโพลิออล

วัตถุดิบพื้นฐานสองชนิดสำหรับการเตรียมพรีโพลีเมอร์คือโพลีไอโซไซยาเนตและโพลิออลโอลิโกเมอริก พอลิไอโซไซยาเนตที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ โทลูอีน ไดไอโซไซยาเนต (TDI), ไดฟีนิลมีเทน ไดไอโซไซยาเนต (MDI), ไอโซโฟโรน ไดไอโซไซยาเนต (IPDI), เฮกซาเมทิลีน ไดไอโซไซยาเนต (HDI) เป็นต้น TDI และ MDI มักใช้เป็นพรีโพลีเมอร์ NCO ขั้นสุดท้าย ในขณะที่ HDI และ IPDI ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการเคลือบ-ขั้นสุดท้ายและระบบที่ใช้น้ำ-เนื่องมาจาก คุณสมบัติต่อต้าน-การเกิดสีเหลือง ในกรณีของโพลีออล โพลิออลโพลีอีเทอร์ (เช่น โพลีเอทิลีนไกลคอล โพลีโพรพีลีนไกลคอล และเตตระไฮโดรฟูรันไกลคอล) ถูกใช้ในระบบอ่อน ในขณะที่โพลีออลโพลีเอสเตอร์ (เช่น โพลีบิวทิลีนอะดิเปต) ถูกใช้ในระบบแข็งที่ต้องการความต้านทานต่อสภาพอากาศและความแข็งแรงเชิงกล ค่าไฮดรอกซิล ค่ากรด ปริมาณความชื้น และปริมาณไอออนของโลหะในวัตถุดิบส่งผลโดยตรงต่อคุณภาพของพรีโพลีเมอร์
บทคัดย่อ: ไอโซไซยาเนตเป็นตัวกำหนดความแข็งและปฏิกิริยาของพรีโพลีเมอร์ โพลีออลเป็นตัวกำหนดคุณสมบัติของส่วนที่อ่อนนุ่มและ{0}การใช้งานขั้นสุดท้าย และความบริสุทธิ์และการปรับสภาพล่วงหน้าของวัตถุดิบเป็นขั้นตอนแรกในการเตรียมพรีโพลีเมอร์ที่มีคุณสมบัติเหมาะสม

3 หลักการของปฏิกิริยา: ค่อยๆ เพิ่มกลุ่มไอโซไซยาเนตและไฮดรอกซิล

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>- กิจกรรมของ NCO เกี่ยวกับไขมันไฮโดรคาร์บอน ปฏิกิริยาการแข่งขันอาจเกิดขึ้นเพื่อตอบสนองต่อกลุ่มการทำงานที่แตกต่างกัน ดังนั้นจึงจำเป็นต้องกำหนดทิศทางของปฏิกิริยาโดยการควบคุมอัตราส่วนของวัตถุดิบและเงื่อนไขทางเทคโนโลยี การเติมตัวเร่งปฏิกิริยา เช่น สารประกอบออร์กาโนตินออกเทตและสแตนนัสออกโตเอตและไดบิวทิลตินไดลอเรต และไตรเอมีน เช่น ไตรเอทิลีนไดเอมีนและไตรเอทิลเอมีน สามารถเร่งปฏิกิริยาได้อย่างมาก
ปฏิกิริยาทางเคมีของพรีโพลีเมอร์สังเคราะห์คือการเติมทีละน้อยของปฏิกิริยาการเติมแบบคายความร้อนแบบขั้นตอนระหว่าง -NCO และ -OH เพื่อสร้างพันธะอะมิโนเอสเทอร์ ความแตกต่างในกิจกรรมกลุ่มและการเลือกตัวเร่งปฏิกิริยาเป็นปัจจัยสำคัญในการควบคุมทิศทางของปฏิกิริยาและอัตราการเกิดปฏิกิริยา

4.การเตรียมเทอร์มินัล NCO prepolymer (การใช้งานทั่วไป)

พรีโพลีเมอร์ NCO ขั้นสุดท้ายเป็นประเภทที่ใช้กันมากที่สุดในอุตสาหกรรม และการเตรียมการเกี่ยวข้องกับไอโซไซยาเนตส่วนเกินเพื่อรักษา-กลุ่ม NCO อิสระที่ปลายทั้งสองด้านของสายโซ่โมเลกุลของปฏิกิริยา กระบวนการทั่วไปคือการทำให้แห้งในสุญญากาศก่อน (ปกติคือ 120 องศา สุญญากาศเป็นเวลา 2-3 ชั่วโมง) ทำให้เย็นลง จากนั้นค่อย ๆ หยดโพลีแอลกอฮอล์ลงในโพลิไอโซไซยาเนตที่มากเกินไป และคนภายใต้การป้องกันไนโตรเจน ขณะเดียวกันให้ไล่ความร้อนออกจากปฏิกิริยาทันเวลาเพื่อรักษาอุณหภูมิให้อยู่ระหว่าง 40 ถึง 80 องศา โดยทั่วไปตุ่น NCO จะถูกควบคุมระหว่าง 1.5:1 ถึง 3:1 และผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายที่มีปริมาณ NCO อิสระโดยทั่วไปจะอยู่ที่ 3% ถึง 12% ในระหว่างการทำปฏิกิริยา สามารถเติมตัวทำละลายจำนวนเล็กน้อย (เช่น อะซิโตน เอทิลอะซิเตต โทลูอีน) เพื่อควบคุมความหนืด หรือเติมสารยับยั้งการเกิดพอลิเมอไรเซชัน (เช่น เบนซีน ซัลโฟนิล คลอไรด์) เพื่อป้องกันการเกิดเจล จุดสิ้นสุดของปฏิกิริยาถูกกำหนดโดยการวัดปริมาณ NCO และปฏิกิริยาจะหยุดลงเมื่อถึงค่าทางทฤษฎี

5, การเตรียม End OH Prepolymer

ต่างจากพรีโพลีเมอร์ NCO ของส่วนปลาย พรีโพลีเมอร์ OH ของส่วนปลายยอมให้โพลีออลส่วนเกินคงรักษาหมู่ไฮดรอกซิล (-OH) ที่ปลายทั้งสองข้างของสายโซ่โมเลกุลของปฏิกิริยา วิธีการนี้คล้ายกับ End NCO ยกเว้นว่าอัตราส่วนของส่วนผสมกลับกัน --โพลิออลมากเกินไป ไอโซไซยาเนตไม่เพียงพอ และ NCO ควบคุมอัตราส่วนฟันกรามระหว่าง 0.8:1 ถึง 1:1 เนื่องจากปฏิกิริยาของหมู่ไฮดรอกซิลต่ำกว่าหมู่ไอโซไซยาเนตมาก เทอร์มินัลไฮดรอกซิลพรีโพลีเมอร์จึงมีเสถียรภาพในการเก็บรักษาที่ดีและไม่ใช่เรื่องง่ายที่จะเกิดปฏิกิริยาโพลีเมอร์ในตัวเอง โดยทั่วไปจะใช้เป็นส่วนหลักหรือส่วนอ่อนของกาวสองส่วนประกอบ ในการใช้งานจริง พรีโพลีเมอร์ส่วนปลาย OH โดยทั่วไปได้รับโดยการขยายสายโซ่เพิ่มเติมด้วยไดเอทิลีนไกลคอลที่มากเกินไปเล็กน้อยซึ่งมีพื้นฐานมาจากส่วนปลายพรีโพลีเมอร์ NCO