聚氨酯预聚体技术及其应用
摘 要:对聚氨酯预聚体的制备技术及其在胶粘剂、涂料、弹性体、软硬泡、纤维等方面的应用作了综述,并对与预聚体技术有关的聚氨酯研究、开发和生产技术进展作了简要介绍。
关键词:聚氨酯 预聚体 胶粘剂 弹性体 泡沫塑料
聚氨酯是由多异氰酸酯和聚醚或聚酯多元醇在一定条件下反应所形成的高分子聚合物。聚氨酯的预聚体,简单地说是多异氰酸酯和多元醇控制一定比例反应而得的可反应性半成品。由于多异氰酸酯和多元醇种类繁多,反应配比各异,故可制成各种规格的预聚体。聚氨酯预聚体广泛地应用于聚氨酯胶粘剂、涂料、弹性体、泡沫和纤维等诸多领域。因此,预聚体技术在聚氨酯制品的研究和开发方面占有重要地位[1]。但是目前这方面的论述并不多。按照末端基团的反应特性,聚氨酯预聚体可分为:端异氰酸酯基预聚体、端羟基预聚体、含封闭基团预聚体,以及含其它基团如端硅烷基、端丙烯酸烷酯的聚氨酯预聚体。带有ｎｃｏ端基的预聚体有时被称为改性多异氰酸酯,具有较高的反应特性,易受水分等的影响,贮存期较短;带有ｏｈ端基的预聚体反应活性一般,贮存期较长,通常作胶粘剂主剂用途的端ｏｈ预聚体粘度较大。采用含活性氢的封闭剂与ｎｃｏ基团反应,保护预聚体中的游离ｎｃｏ基团,即制得封闭型聚氨酯预聚体。该种预聚体配制成的涂料或胶粘剂在施工后受热解封,重新产生ｎｃｏ基团,后者参与交联反应而使体系固化。下面将就聚氨酯预聚体的制备技术及其在一些领域的应用做简单的介绍,希望抛砖引玉,引起行业上对这个领域的重视。
1预聚体的合成方法最常用的聚氨酯预聚体是端ｎｃｏ聚氨酯预聚体。端ｎｃｏ基的预聚体制备的一般方法是:先脱除低聚物多元醇(聚醚多元醇或聚酯多元醇等)所含的少量水分,然后在氮气的氛围下,边搅拌边将低聚物多元醇滴加到过量的多异氰酸酯中,并及时移走反应产生的热量,使反应温度控制在一定限度以内。有时根据反应的需要,可添加适当溶剂以调节体系的
粘度,添加催化剂以控制预聚反应的速度。端ｏｈ基聚氨酯预聚体的合成方法与端ｎｃｏ基团预聚体的相似,一般是控制含羟基的原料稍过量。用于胶粘剂等主剂的预聚体一般是在端ｎｃｏ预聚体的基础上用稍过量的二元醇进一步扩链而得到的。影响预聚反应的因素是多方面的,除了异氰酸酯和低聚物多元醇的性质(如羟值、酸值、水分和金属离子的含量等)外,操作工艺也是主要的影响因素[2,3]。端ｎｃｏ基聚氨酯预聚体的稳定性还受储存容器的密封性、容器器壁性质及容器内气体的影响。有时容器内少量空气的存在会影响预聚体,尤其是ｍｄｉ类预聚体的稳定性。有时为改善贮存稳定性,减少增粘和凝胶机会,需要添加微量苯磺酰氯之类的稳定剂。在发达国家,对聚氨酯预聚体中的游离异氰酸酯单体含量有越来越严格的限制,据今年1月生效的欧共体(ｅｃ)法规,当ｔｄｉ型预聚体产品中含有1%～7%游离ｔｄｉ时必须在容器上加贴“有毒”标签;游离ｔｄｉ含量0.1%～1%的产品标签上须标上“有害”标记;而ｔｄｉ含量低于0.1%的无需危险警告标签。英国ｂａｘｅｎｄｅｎ公司和美国ｕｎｉｒｏｙａｌ化学公司推出了游离ｔｄｉ含量低于0.1%的预聚体产品。随着我国环保卫生法规的强化,制备低ｖｏｃ(挥发性有机物含量)和低游离异氰酸酯单体的预聚体开始受到重视。降低预聚体中游离异氰酸酯单体