1. Hva er polyuretanprepolymer?
Polyuretan-prepolymer, også kjent som polyuretan-prepolymer, er et polymert halvferdig produkt som dannes ved proporsjonal reaksjon mellom polyisocyanat og polyoler (polyetere eller polyestere), der de reaktive funksjonelle gruppene forblir de samme i begge ender av molekylkjeden. Det er ikke et sluttprodukt, men et mellomprodukt som kan omsettes videre med kjedeforlengere, tverrbindere eller andre aktive stoffer for å danne det endelige polyuretanmaterialet. Prepolymermetoden (også kjent som to--trinnsmetoden) er den mest vanlige synteseruten i polyuretanindustrien. Den molekylære strukturen og de mekaniske egenskapene til prepolymermetoden er mer kontrollert enn for ett--metoden, der alle råvarene reagerer sammen.
Sammendrag: Polyuretanprepolymer er et aktivt mellomprodukt dannet ved delvis reaksjon av isocyanat og polyol. Det er kjernen i "prepolymermetoden (to--trinns)-prosessen, som krever utvidede kjeder eller kryss-lenker for å oppnå det endelige polyuretanproduktet.
2, Kjerneråvarer: utvalg av isocyanater og polyoler.
De to grunnleggende råmaterialene for fremstilling av prepolymerer er polyisocyanat og oligomere polyoler. Vanlig brukte polyisocyanater inkluderer toluendiisocyanat (TDI), difenylmetandiisocyanat (MDI), isoforondiisocyanat (IPDI), heksametylendiisocyanat (HDI), etc. TDI og MDI brukes vanligvis som endelige NCO-prepolymerer, mens HDI og IPDI er mye brukt i høy{}3}-{2}-beleggsystemer til vannbaserte systemer. anti-gulningsegenskaper. Når det gjelder polyoler, brukes polyeterpolyoler (som polyetylenglykol, polypropylenglykol og tetrahydrofuranglykol) i myke systemer, mens polyesterpolyoler (som polybutylenadipat) brukes i harde systemer som krever værbestandighet og mekanisk styrke. Hydroksylverdien, syreverdien, fuktighetsinnholdet og metallioninnholdet i råvarer påvirker direkte kvaliteten på prepolymeren.
Sammendrag: Isocyanater bestemmer hardheten og reaktiviteten til prepolymerer, polyoler bestemmer egenskapene til myke segmenter og sluttbruk, og renhet og forbehandling av råmaterialer er det første trinnet i å lage kvalifiserte prepolymerer.
3, Reaksjonsprinsipp: tilsett gradvis isocyanat- og hydroksylgrupper
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>- NCO-aktivitet på fettholdige hydrokarboner. Konkurrerende reaksjoner kan oppstå som respons på forskjellige funksjonelle grupper. Derfor er det nødvendig å lede reaksjonsretningen ved å kontrollere forholdet mellom råvarer og teknologiske forhold. Tilsetning av katalysatorer, slik som organotinnforbindelser oktat og tinn(II)oktoat og dibutyltinn-dilaurat, og triamin, som trietylendiamin og trietylamin, kan i stor grad akselerere reaksjonen.
Den kjemiske reaksjonen til syntetiske prepolymerer er den gradvise tilsetningen av en eksoterm trinnvis addisjonsreaksjon mellom -NCO og -OH for å danne aminoesterbindinger. Forskjeller i gruppeaktivitet og katalysatorvalg er nøkkelfaktorer som kontrollerer reaksjonsretning og reaksjonshastighet.
4. Fremstilling av terminal NCO prepolymer (vanlig bruk)
End-NCO-prepolymer er den mest brukte typen i industrien, og fremstillingen involverer overskudd av isocyanat for å beholde frie-NCO-grupper i begge ender av reaksjonsmolekylkjeden. Den typiske prosessen er først å dehydrere i et vakuum (vanligvis 120 grader, støvsuget i 2-3 timer), avkjøle og deretter sakte dryppe polyalkoholen inn i et overskudd av polyisocyanater under omrøring under nitrogenbeskyttelse. Fjern samtidig varmen fra reaksjonen i tide for å holde temperaturen mellom 40 og 80 grader. NCO-mol er vanligvis kontrollert mellom 1,5:1 og 3:1, og sluttproduktet med fri NCO-innhold er vanligvis 3% til 12%. Under reaksjonen kan en liten mengde løsningsmiddel (f.eks. aceton, etylacetat, toluen) tilsettes for å regulere viskositeten, eller polymerisasjonsinhibitor (f.eks. benzensulfonylklorid) kan tilsettes for å forhindre geldannelse. Reaksjonsendepunktet ble bestemt ved å måle NCO-innholdet, og reaksjonen stoppes når den teoretiske verdien er nådd.
5, Fremstilling av ende-OH-prepolymer.
I motsetning til terminale NCO-prepolymerer tillater terminale OH-prepolymerer overskudd av polyoler å beholde hydroksylgrupper (-OH) i begge ender av reaksjonsmolekylkjeden. Metoden er lik slutt-NCO, bortsett fra at forholdet mellom ingredienser er reversert --for mye polyoler, ikke nok isocyanater, og NCO-en molforholdet kontrollert mellom 0,8:1 og 1:1. Fordi reaktiviteten til hydroksylgruppen er mye lavere enn for isocyanatgruppene, har den terminale hydroksylprepolymeren god lagringsstabilitet og er ikke lett å selvpolymerisere. De brukes ofte som hoved- eller mykdel av et to-komponent lim. I praktiske anvendelser oppnås vanligvis terminale OH-prepolymerer ved å utvide kjeden ytterligere med et lite overskudd av dietylenglykol basert på terminale NCO-prepolymerer.