1. X'inhu l-prepolimeru tal-polyurethane?
Il-prepolimeru tal-poliuretejn, magħruf ukoll bħala prepolimeru tal-polyurethane, huwa prodott semi-lest tal-polimeru ffurmat mir-reazzjoni proporzjonali tal-polyisocyanate ma' polyols (polieteri jew poliesteri), li fih il-gruppi funzjonali reattivi jibqgħu l-istess fiż-żewġt itruf tal-katina molekulari. Mhuwiex prodott finali, iżda intermedju li jista 'jiġi reazzjoni aktar ma' estensuri tal-katina, crosslinkers jew sustanzi attivi oħra biex jiffurmaw il-materjal finali tal-polyurethane. Il-metodu tal-prepolimeru (magħruf ukoll bħala metodu ta' żewġ-passi) huwa l-aktar rotta ta' sinteżi mainstream fl-industrija tal-polyurethane. L-istruttura molekulari u l-proprjetajiet mekkaniċi tal-metodu tal-prepolimeru huma aktar ikkontrollati minn dak tal-metodu ta'-pass wieħed, li fih il-materja prima kollha jirreaġixxu flimkien.
Astratt: Il-prepolimeru tal-polyurethane huwa intermedju attiv iffurmat minn reazzjoni parzjali ta 'isocyanate u polyol. Huwa fil-qalba tal-proċess tal-"metodu tal-prepolimeru (żewġ-passi), li jeħtieġ ktajjen estiżi jew cross-links biex jinkiseb il-prodott finali tal-polyurethane.
2, Materja prima tal-qalba: għażla ta 'isocyanates u polyols.
Iż-żewġ materja prima bażika għall-preparazzjoni tal-prepolimeri huma polyisocyanate u oligomeric polyols. Polyisocyanates komunement użati jinkludu toluene diisocyanate (TDI), diphenylmethane diisocyanate (MDI), isophorone diisocyanate (IPDI), hexamethylene diisocyanate (HDI), eċċ. TDI u MDI huma komunement użati bħala NCO prepolimeri finali, filwaqt li HDI u IPDI huma użati ħafna f'sistemi bbażati fuq l-ilma għal {3} il-proprjetajiet tagħhom kontra l--isfar. Fil-każ ta 'polioli, polioli tal-polieter (bħal polyethylene glycol, polypropylene glycol u tetrahydrofuran glycol) jintużaw f'sistemi rotob, filwaqt li polyols tal-poliester (bħal polybutylene adipate) jintużaw f'sistemi iebsa li jeħtieġu reżistenza għat-temp u saħħa mekkanika. Il-valur tal-hydroxyl, il-valur tal-aċidu, il-kontenut tal-umdità u l-kontenut tal-jone tal-metall tal-materja prima jaffettwaw direttament il-kwalità tal-prepolimeru.
Astratt: Isocyanates jiddeterminaw l-ebusija u r-reattività tal-prepolimeri, polyols jiddeterminaw il-proprjetajiet ta 'segmenti rotob u użi finali-, u l-purità u t-trattament minn qabel tal-materja prima huma l-ewwel pass fil-preparazzjoni ta' prepolimeri kwalifikati.
3, Prinċipju ta 'reazzjoni: żid gradwalment gruppi ta' isocyanate u hydroxyl
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>- Attività tal-NCO fuq idrokarburi xaħmija. Reazzjonijiet kompetittivi jistgħu jseħħu b'reazzjoni għal gruppi funzjonali differenti. Għalhekk, huwa meħtieġ li tiggwida d-direzzjoni tar-reazzjoni billi tikkontrolla l-proporzjon tal-materja prima u l-kundizzjonijiet teknoloġiċi. Iż-żieda ta 'katalizzaturi, bħal komposti organotin octate u octoate stannjuż u dilaurate dibutyltin, u triamine, bħal triethylenediamine u triethylamine, jistgħu jaċċelleraw ħafna r-reazzjoni.
Ir-reazzjoni kimika ta 'prepolimeri sintetiċi hija ż-żieda gradwali ta' reazzjoni ta 'żieda eżotermika f'pass bejn -NCO u -OH biex jiffurmaw bonds amino ester. Id-differenzi fl-attività tal-grupp u l-għażla tal-katalist huma fatturi ewlenin li jikkontrollaw id-direzzjoni tar-reazzjoni u r-rata tar-reazzjoni.
4.Preparazzjoni ta 'prepolimeru NCO terminali (użu komuni)
Il-prepolimeru NCO tat-tarf huwa t-tip l-aktar użat fl-industrija, u l-preparazzjoni tiegħu tinvolvi iżoċjanat żejjed biex iżomm -gruppi NCO ħielsa fiż-żewġt itruf tal-katina molekulari tar-reazzjoni. Il-proċess tipiku huwa li l-ewwel iddeidrat f'vakwu (ġeneralment 120 grad, vacuumed għal 2-3 sigħat), kessaħ, imbagħad bil-mod idrip il-polyalcohol f'eċċess ta 'polyisocyanates, ħawwad taħt protezzjoni tan-nitroġenu. Fl-istess ħin, neħħi s-sħana mir-reazzjoni fil-ħin biex iżżomm it-temperatura bejn 40 u 80 grad. NCO moles huma ġeneralment ikkontrollati bejn 1.5:1 u 3:1, u l-prodott finali b'xejn NCO kontenut huwa ġeneralment 3% sa 12%. Matul ir-reazzjoni, jista 'jiġi miżjud ammont żgħir ta' solvent (eż. aċetun, aċetat etiliku, toluene) biex jirregola l-viskożità, jew inibitur tal-polimerizzazzjoni (eż. benzene sulfonyl chloride) jista 'jiġi miżjud biex jipprevjeni l-formazzjoni tal-ġel. L-endpoint tar-reazzjoni ġie ddeterminat billi tkejjel il-kontenut NCO, u r-reazzjoni titwaqqaf meta jintlaħaq il-valur teoretiku.
5, Preparazzjoni ta 'Tmiem OH Prepolymer.
B'differenza mill-prepolimeri terminali NCO, il-prepolimeri terminali OH jippermettu li polioli żejda jżommu gruppi idroksili (-OH) fiż-żewġt itruf tal-katina molekulari tar-reazzjoni. Il-metodu huwa simili għall-aħħar NCO, ħlief li l-proporzjon tal-ingredjenti huwa maqlub --wisq polyols, mhux biżżejjed isocyanates, u l-NCO il-proporzjon molari kkontrollat bejn 0.8:1 u 1:1. Minħabba li r-reattività tal-grupp hydroxyl hija ħafna aktar baxxa minn dik tal-gruppi isocyanate, il-prepolimeru tal-hydroxyl terminali għandu stabbiltà tajba tal-ħażna u mhuwiex faċli li jiġi polimerizzat innifsu. Huma komunement użati bħala l-parti prinċipali jew ratba ta 'kolla b'żewġ komponenti. F'applikazzjonijiet prattiċi, il-prepolimeri terminali OH normalment jinkisbu billi tiġi estiża aktar il-katina b'eċċess żgħir ta 'diethylene glycol ibbażat fuq prepolimeri terminali NCO.