异氰酸酯反应性

异氰酸酯反应性

因为发生的反应是碳原子上的亲核反应，所以异氰酸酯有以下反应特点：

1.吸电子取代基可提高异氰酸酯的活性，而推电子基降低其反应性。

异氰酸酯RNCO 上的R 的相对反应性：

环已基 对甲氧苯基 对甲苯基 苯基 对硝基苯基

1

471 590 1752 145000

2.位阻的影响

29℃ 活性4-NCO/2-NCO=7.9

49℃ 活性4-NCO/2-NCO=6.7 72℃ 活性4-NCO/2-NCO=4.7

100℃ 活性4-NCO/2-NCO=2.7

可见位阻影响明显，但这种影响随反应温度的提高而缩小。

3.各种异氰酸酯单体的反应性

图7.1 各种异氰酸酯的相对反应速率。1-MDI; 2-TDI; 3-XDI; 4-HDI; 5-IPDI 可看出，

(1) 芳香族异氰酸酯的反应速度远比脂肪族快。

(2)

(3) 芳脂族XDI 的反应速度远比脂肪族HDI 快。

(4) TDI 在反应达一半以上时曲线转折平坦，说明在4位NCO 基反应完毕后，2位的反应速率较为缓慢，

这种特性便于制造预聚物时的控制。

异氰酸酯与氨基反应

异氰酸酯与氨基反应 异氰酸酯跟活泼氢反应，一般来说可以是羟基，氨基等，羟基可以是醇羟基、酚羟基，活泼氢的反应里氨基反应的活性很高水的反应性也很高，通常来讲在较低的温度下就可以发生异氰酸酯和氨基的反应了，当然和水的反应在合成时候我们是不愿意看到的，而在潮气固化的时候我们就需要它，我做合成的时候尝试过在室温下用乙二胺的扩链，这个也是可以实现的，当然反应时间比在40多度时候要稍稍长一些，而羟基相对来讲活性低一些所以需要的温度比较高，文献上60度出现的比较多，但是个人实践表明在温度可控性较好的情况下在90度下反应也是可行的，我一般控制在75-80度，脂肪族的异氰酸酯我会在反应之初就在较高温度反应且加入催化剂，否则反应的转化率太低，而芳香族的我一般在60度左右不加催化剂反应一段时间再升高温度加入催化剂，另外就是氨基甲酸酯与异氰酸酯的反应，这个反应需要在较高的温度下发生（100多度具体多少我忘了），这个也就是为什么我们需要控制反应温度的原因，避免温度过高发生副反应而凝胶。 胺基与异氰酸酯的反应是聚氨酯制备中较为重要的反应之一。凡是伯胺基及仲胺基的化合物，除具有较大位阻的外，基本都能与异氰酸酯反应。异氰酸酯与胺反应生成取代脲。总的来说，胺基与异氰酸酯的反应较其它活性氢化合物为高。异氰酸酯与胺伯化合物的反应活性除了受异氰酸酯结构影响外，还受胺类化合物结构的影响。强碱性的胺活性大。脂肪族伯胺与异氰酸酯的活性相当大。在0~25度就能和异氰酸酯快速反应，生成脲类化合物。脂肪族伯胺与芳香族异氰酸酯的反应太快，来不及控制，很少使用。在聚氨酯制备中，因伯胺活性太大，一般应在室温下反应。 脂肪族仲胺和芳香族伯胺与异氰酸酯反应就比脂肪脂肪族伯胺慢。对于芳香族胺，若苯环的邻位上有取代基，由于存在空间位阻效应，反应活性要比无邻位取代基的小；其中存在吸电子取代基者使胺基的活性大大降低。而对位存在吸电子取代基的芳胺的活性比无取代基的活性高，这是因为它通过苯环使得胺基的碱性增强，容易失去质子。 常用的二胺化合物是活性较缓和的芳香族二胺，如3,3ˊ-二氯-4,4ˊ二氨基二苯甲烷等，二氨基二苯甲烷氨基的邻位Cl原子的空间位阻基电子诱导效应使得NH2的活性较低。下表为几种芳香族二胺与端基NCO聚氨酯预聚体反应的凝胶时间。 胺类名称凝胶时间∕min温度 对苯二胺1室温 3,3ˊ-二甲基-4,4＇-联苯二胺3室温（在溶剂中） 多亚甲基多苯胺0.5128度（熔融状态） 4,4ˊ二氨基二苯甲烷3室温（在溶剂中） 联苯二胺5室温 15~20 3,3ˊ-二氯-4,4ˊ二氨基二苯 甲烷 3,3＇-二甲氧基-4,4＇-二氨基 5室温 苯甲烷 3,3ˊ-二氯-4,4ˊ-联苯二胺〉15~20

聚氨酯生产工艺

聚氨酯生产工艺流程 摘要： 聚氨酯(Po1yurethane, PU)的发展。1937，德国Bayer合成第一种聚氨酯热塑性塑料Durthane U40年代，制得了合成纤维贝纶U(Perlon U)。50年代，得到聚氨酯弹性体、弹性纤维和泡沫塑料。60年代，聚氨酯涂料和粘合剂等开始应用。我国聚氨酯工业起始于20世纪50年代末，1959年上海市轻工业研究所开始聚氨酯泡沫塑料的研究。 聚氨酯是综合性能优秀的合成树脂之一。由于其合成单体品种多、反应条件温和、专一、可控、配方调整余地大及其高分子材料的微观结构特点，可广泛用于人造革、涂料、黏合剂、泡沫塑料、合成纤维以及弹性体,已成为人们衣、食、住、行以及高新技术领域必不可少的材料之一，其本身已经构成了一个多品种、多系列的材料家族，形成了完整的聚氨酯工业体系，这是其它树脂所不具备的。 关键词：原料规格、合成工艺、反应速率影响因素、蒸汽汽提反应单元论述 一、原料规格 聚氨酯树脂主要的原料是含异氰酸酯基（NCO）的多异氰酸酯(isocyanate)和含活泼氢的聚醚(ployether ployol )与聚酯多元醇(polyester ployol)。将以上两种基本原料进行化学改性，这种改性的多元醇中间体，可制成具有特殊工艺和特殊物理性能的聚氨酯树脂，从而增加聚氨酯品种与应用领域。除以上原料外，聚氨酯树脂产品广泛采用催化剂、交联剂、扩链剂、发泡剂等助剂，可通过聚氨酯树脂生产工艺、降低成本，延长使用寿命，增加品种等。 异氰酸酯 脂肪族 芳香族 脂环族 低聚物多元醇聚酯多元醇 聚醚多元醇 环氧丙烷聚醚多元醇 四氢呋喃聚醚多元醇 其它聚醚多元醇 其它多元醇 扩链（交联）剂胺类扩链剂 醇类扩链（交联）剂 催化剂 叔胺类催化剂 金属有机化合物 其它配合剂 阻燃剂 抗氧剂 紫外线吸收剂着色剂 增塑剂 聚氨酯原料

多异氰酸酯

异氰酸酯 中文名称：异氰酸酯[1] 中文别名：异氰酸 英文名称：isocyanicacid 英文别名：Isocyanicacid;Hydrogenisocyanide；Polyisocyanates; CAS号：75-13-8 分子式：CHNO 分子量：43.0247 密度：1.04g/cm3 沸点：39.1℃ 闪点：<-15℃(闭杯) 自燃点：534℃ 蒸汽压：6750mmHgat25°C 外观：无色清亮液体,有强刺激性。 溶解性：15℃时水中溶解度：1%；20℃时6.7%。 用途：用于家电、汽车、建筑、鞋业、家具、胶粘剂等行业。 危险性：除不锈钢、镍、玻璃、陶瓷外其他材料与其接触均有被腐蚀危险。尤其不能使用铁、钢、锌、锡、铜或其合金作为盛装容器。 化学反应：容易与包含有活泼氢原子的化合物:胺、水、醇、酸、碱发生反应。 与水反应生成甲胺、二氧化碳;在过量水存在时,甲胺再与MIC反应生成1,3－二甲基脲,在过量MIC时则形成1,3,5－三甲基缩二脲。这二个反应均为放热反应。 纯物在有触媒存在条件下,发生自聚反应并放出热能。 遇热、明火、氧化剂易燃。燃烧时释出MIC蒸气、氮氧化物、一氧化碳和氰化氢。 高温(350～540℃)下裂解可形成氰化氢。

遇热分解放出氮氧化物烟气。 制备方法：工业上主要采用伯胺光气法生产异氰酸酯，其反应如下：由二胺光气法可制得二异氰酸酯：随着科技的进步和合成理论的不断深入，硝基化合物直接与一氧化碳高温高压催化合成异氰酸酯的工艺越来越来成熟。 由于异氰酸酯结构中含有不饱和键，因此具有高活性，容易与一些带活性基团的有机或无机物反应，生成聚氨酯弹性体。 （1）与羟基化合物的反应：如与多元醇、聚醚、聚酯酰胺、蓖麻油等含活性羟基化合物反应生成氨甲基酸酯。 （2）与含氨基化合物的反应：与胺类化合物反应通常生成取代脲，如果进一步发生反应则最终生成缩二脲。 （3）与水反应：与水反应生成胺和二氧化碳，胺进一步与异氰酸酯反应生成取代脲。 （4）与含羧基化合物的反应：与有机羧酸、末端为羧基的聚酯等化合物反应，先生成混合酸酐，最后分解放出二氧化碳而生成酰胺。 （5）与氨基甲酸酯的反应：反应生成脲基甲酸酯。 此外，异氰酸酯在适当的条件下还可以发生自聚反应，形成二聚体或高分子量的聚合物，因此，异氰酸酯一般要求在低温、无光照条件下储存。 单异氰酸酯是有机合成的重要中间体，可制成一系列氨基甲酸酯类杀虫剂、杀菌剂、除草剂，也用于改进塑料、织物、皮革等的防水性。二官能团及以上的异氰酸酯可用于合成一系列性能优良的聚氨酯泡沫塑料、橡胶、弹力纤维、涂料、胶粘剂、合成革、人造木材等。 目前应用最广、产量最大的是有：甲苯二异氰酸酯（TolueneDiisocyanate，简称TDI）；二苯基甲烷二异氰酸酯（MethylenediphenylDiisocyanate，简称MDI）。 甲苯二异氰酸酯（TDI）为无色有强烈刺鼻味的液体，沸点251°C，比重1.22，遇光变黑，对皮肤、眼睛有强烈刺激作用，并可引起湿疹与支气管哮喘，主要用于聚氨酯泡沫塑料、涂料、合成橡胶、绝缘漆、粘合剂等。根据其成分，甲苯二异氰酸酯属含氮基的有机化合物。 二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）分为纯MDI和粗MDI。纯MDI常温下为白色固体，加热时有刺激臭味，沸点196°C，主要用于聚氨酯硬泡沫塑料、合成纤维、合成橡胶、合成革、粘合剂等。根据其成分，纯二苯基甲烷二异氰酸酯也属含氮基的有机化合物。 还有非黄变型的1,6-己二异氰酸酯（HDI）。

异氰酸根的反应

异氰酸酯的各种常见反应 一、异氰酸酯与醇的反应 带有端羟基的聚醇（如聚酯、聚醚及其他多元醇）与多异氰酸酯反应，生成聚氨酯类聚合物，这是合成聚氨酯最基本的反应。 根据研究得知：氨基甲酸酯基团是内聚能较大的特性基团，空间体积较大，在聚台物中具有硬链段特征，而由碳碳链作为主链的聚醇，具有较强的挠曲作用，成为聚合物的软链段？聚氨酯实际上就是由刚性基团（链段）和软链段构成的嵌段共聚物，显然，使用分子量较大的聚醇，将会使聚合物刚链段比例下降、刚性基团间隔增加。在实际合成中，应根据产品不同性能要求和应用场合，选择不同分子量的聚醇品种。不同分子量的聚醇对PUR性能的影响及不同分子量的聚醚品种对与MDI反应的速度都是不一样。 在使用聚醇与异氰酸酯反应时，除原料品种和分子量等因素外，更重要的影响因素是彼此反应基团数的比例，即-NCO/-OH比例，它决定了生成聚合物的分子量太小，这对于二步法合成聚氨酯的反应是极其重要的技术参数。跟据-NCO/-OH比不同，基本有以下情况， 1) -NCO／-OH>1 即- NCO过量，这样生成的聚合物端基为异氰酸基，在聚氨酯合成中．大多数预聚体法（二步法）是采用一NCO／_一OH>1，如PU弹性体、粘合剂，涂料以及二步法合成PU泡沫塑料等。 2) -NCO／-OH)=1 在一NCO基团和-OH基团都是双官能度时，据聚合物化学理论，生成的聚合物分子应该是无穷大 在泡沫塑料和热塑性聚氨酯材料制备中，常将-NCO／-OH控制在-NCO／-OH =1左右 3)-NCO／-OH<1 即-OH过量，生成的聚合物的两端应是羟基 此种情况的使用较少，主要用于便于贮存的生胶、粘合剂和某些中间体的制备。 二、异氰酸酯与苯酚的反应 异氰酸酯和酚的反应情况与醇相似，但由于苯环的吸电作用，使酚的羟基中的氧原子电子云密度下降、致使它与异氰酸酯的反应活性下降，该类反应主要作为异氰酸酯封闭反应 三、异氰酸酯与水的反应 该反应是制备聚氨酯泡沫塑料的重要反应。在反应中生成二氧化碳，使得水成为制备聚氨酯泡沫最廉价的化学发泡剂．但该反应放热量大，用量过大，会产生泡沫体烧芯同时，水用量过多，使得生成聚合物中脲基含量高，将会使PU软质泡沫体的手感变差，因此，在制备PU软质泡沫体时，严格控制水的音量低于4%。 对于希望出现泡沫气穴的其他聚氢酯产品，如橡胶、涂料、纤维等产品．对水的限制都非常严格，不希望因原料、溶剂，甚至潮湿空气中的水分与异氰酸酯接触而产生上述反应。 四、异氰酸酯与羟酸的反应 见第二节． 五、异氰酸酯与胺的反应 含有端氨基的化含物与异氰酸酯的反应，在聚氯酯合成中占有重要地位，由于氨基活跃，且具有一定碱性，故异氰酸酯能与任何含氨基的化合物反应，生成取代脲。 在聚氨酯材料的合成中，低分子胺类化合物常被用作链扩张剂使用．它们与异氰酸酯反应生成脲基团，与大分子中的氨基甲酸酯基团等内聚能高的基团构成了聚合物中的刚性琏段，同时，在在异氰酸酯过量的情况下，这些基团还能进一步反应，形成缩二脲等交联结构，从而使聚合物在力学性能等方面有较大的提高，使用普通聚酯进行氨化反应，可以使传统聚醚的端羟基转化为端氨基，从而开发出高活性的聚醚新品种，井由此开发出“冷热化”型聚氨酯泡沫等新品种；同时，以这类高活性的聚胺醚为基础，还开发出反应速度更快、生产效率

聚氨酯

聚氨酯 聚氨酯的工业生产主要是由多元有机异氰酸酯和各中氢给予体化合物（通常如含端羟基的多元醇化合物）反应制备。选择不同数目的官能基团和不同类型的官能基，采用不同的合成工艺，能制备出性能各异、表现形式各种各样的聚氨酯产品：泡沫塑料，弹性橡胶，油漆、涂料，合成纤维、合成皮革、胶黏剂等。应用范围从航空飞行器到工农业生产，从文体娱乐器械到人们日常的衣食住行。 聚氨酯化学中的最基本反应：含活泼氢的醇类化合物所含的羟基与异氰酸酯进行亲核加成反应，生成氨基甲酸酯基团。 异氰酸酯 氨基甲酸酯基团是内聚能较大的特性基团，空间体积较大，在聚合物中具有硬链段特征。而聚氨酯实际上就是由刚性基团（链段）和软链段构成的嵌段共聚物。 异氰酸酯中常见的R基的吸电子能力的基本顺序为：硝基苯基＞苯基＞甲苯基＞苯亚甲基＞烷基。 异氰酸酯与聚醇低聚物反应：1 异氰酸基＞羟基，端基为异氰酸基，主要用于PU弹性体、黏合剂、涂料以及二步法合成PU泡沫塑料等； 2 异氰酸基=羟基，主要用于泡沫塑料和热塑性聚氨酯材料制备； 3 异氰酸基＜羟基，端基为羟基，使用情况较少，主要用于便于贮存的生胶、黏合剂和某些中间体的制备。 小分子醇类主要用作扩链剂、反应润滑剂等参与反应并生成氨基甲酸酯基团。 异氰酸酯与苯酚反应的过程可逆，利用这种可逆反应制备封闭型异氰酸酯衍生物从而应用于单组份聚氨酯黏合剂、涂料、弹性体等产品的合成中。 异氰酸酯与水反应可生成二氧化碳，水因此被用作为最廉价的化学发泡剂，但该反应放热量大且会产生脲基。 异氰酸酯与羧酸反应的反应活性较低，远低于伯醇或水与异氰酸酯间的反应活性，在正常的生产条件下很少能参与反应。 异氰酸酯与胺的反应，胺类化合物大多都呈现一定的碱性，反应速度远快于异氰酸基与羟基的反应速度，即胺类化合物与异氰酸酯的反应速度要比其他含活泼氢化合物高得多。 异氰酸酯与脲基、胺酯基等的反应，能在生成的聚合物中提供一定支链结构，改善了聚氨酯制品的力学性能。 异氰酸酯的自聚反应，异氰酸酯二聚体的生成反应仅局限于芳香族异氰酸酯，而异氰酸酯三聚体在芳香族和脂肪族异氰酸酯中都可以由反应制备。三聚体的碳氮原子六节环结构热稳定性好，使得聚氨酯具备更好的耐热性能，可用于硬质泡沫塑料的制备。 异氰酸酯的自缩聚反应，二异氰酸酯在加热和有机磷催化剂的存在下发生自缩聚反应生成碳化二亚胺，可用于制备抗水解稳定剂；制备液化MDI；提高聚氨酯材料的耐水解能力。 在聚氨酯工业中主要使用的是含有两个或两个以上异氰酸基的有机二异氰酸酯和有机多异氰酸酯。按分子结构：芳香族异氰酸酯、脂肪族异氰酸酯和脂环族多异氰酸酯。按功能特点：通用型多异氰酸酯、非黄变型多异氰酸酯、“无机”元素型多异氰酸酯及异氰酸酯三聚体衍生物、屏蔽型异氰酸酯衍生物等。 通用型有机异氰酸酯主要有TDI、MDI和多苯基甲烷多异氰酸酯（PAPI）等，制备工艺成熟，但存在光照黄变的缺点。 聚氨酯黄变机理：芳香族异氰酸酯形成的芳香族胺酯键受紫外线照射后分解生成芳胺并与苯环产生共振重排，生成共轭醌式结构的生色团。

异氰酸酯的其它反应

异氰酸酯的其它反应 2.1.9.1 异氰酸酯与羧酸的反应 异氰酸酯与羧酸反应，先生成热稳定性差的羧酸酐，然后分解，生成酰胺和二氧化碳（如下式）。COOH与NCO的反应活性比OH低得多。 这类反应比较少见，不过在含-COOH的聚酯体系或含侧羧基的离聚体体系，过量的异氰酸酯可与羧基反应。 芳香族异氰酸酯与羧酸反应，主要生成酸酐、脲和二氧化碳： 2ArNCO+2R-COOH→ArNHCONHAr+RCOOCOR+CO2 2.1.9.2 异氰酸酯与环氧树脂的反应 异氰酸酯与环氧基团在胺类催化剂的存在下生成含噁唑烷酮（oxazolidone）环的化合物（见下式）。噁唑烷酮环具有较高的耐热性，含噁唑烷酮基的聚合物具有较高的耐热性。 二异氰酸酯与二环氧化合物在催化剂作用下可竹成聚噁唑烷酮；含羟基的环氧树脂。如低环氧值的双酚A环氧树脂与二异氰酸酯（含端NCO预聚体）生成聚氨酯-噁唑烷酮；在过量多异氰酸酯、环氧树脂及三聚催化剂的存在下，可生成聚氨酯-噁唑烷酮-异氰脲酸酯聚合物，这些反应可用于制造耐高温硬质聚氨酯。 2.1.9.3 异氰酸酯与羧酸酐的反应 异氰酸酯基与酸酐反应，生成具有较高耐热性的酰亚胺环，二异氰酸酯能与二羧酐反应生成耐热性高的聚酰亚胺。酰亚胺基的耐热性与异氰脲酸酯相当： 异氰酸酯还可以与许多化合物反应，例如：与氰酸反应可生成亚氨乙内酰脲，继而再与异氰酸酯反应制得聚乙内酰脲：异氰酸酯与氨基酸或与其有关酯反应可合成出乙内酰脲。若再与异氰酸酯反应，可制得聚乙内酰脲；与氨反应生成单取

代脲，并可继续反应；与肼（联氨）反应生成二脲（见下式）；还可与硫醇、卤化氢等反应；等等。 RNCO+NH3→RNHCONH2 RNCO+RNHCONH2→RNHCONHCONHR RNCO+NH2-NH2→RNHCONHNHCONHR RNCO+R′SH→RNHCOSR′

异氰酸酯的特征

异氰酸酯的特征 一 异氰酸酯的结构特征 异氰酸酯：分子中含有异氰酸酯基（-NCO ，即-N==C==O ）的化合物，其化学活性适中。其化学活性主要表现在其特征基团-NCO 上，该基团具有重叠双健排列的高度不饱和健结构（-N=C=O)，它能和各种含活泼氢的化合物进行反应，化学性质极其活泼。 共振理论：Baker 提出异氰酸酯基团的共振理论，由于异氰酸酯基的共振作用，使其电荷分布不均匀，产生亲核中心及亲电中心，共振结构电荷分布如下 在该特征基团中：根据异氰酸酯基团中N 、C 、O 元素的电负性排序：O(3.5)>N(3.0)>C(2.5),三者获得电子的能力是：O ＞N ＞C 。另外：—C=O 键键能为733kJ/mol,-C=N-键键能为553kJ/mol,所以碳氧键比碳氮键稳定。N ，C ，O 原子的电负性顺序为O>N>C 。 因此，由于诱导效应在-N=C=O 基团中氧原子电子云密度最高，氮原子次之，碳原子最低。 氧原子（O ）电负性最大，是亲核中心，可吸引含活性氢化合物分子上的氢原子而生成羟基，但不饱和碳原子上的羟基不稳定，重排成为氨基甲酸酯(若反应物为醇)成脲(若反应物为胺)。 碳原子（C ）电子云密度最低，呈较强的正电性，为亲电中心，易受到亲核试剂的进攻。 当异氰酸酯与醇、酚、胺等含活性氢的亲核试剂反应时，-N=C=O 基团中的氧原子接受氢原子形成羟基，但不饱和碳原子上的羟基不稳定，经过分子内重排生成氨基甲酸酯基。 异氰酸酯与活泼氢化合物的反应，就是由于活泼氢化合物分子中的亲核中心。进攻NCO 基的碳原子而引起的。反应机理如下： R N R C 1[R R 1 H O H R 1 d d d

聚氨酯的化学原理

聚氨酯的化学原理 Company Document number：WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT

聚氨酯的化学原理 聚氨酯实际上是各种不同类型的异氰酸酯与含活性氢化合物生成的加聚物。因此，聚氨酯胶粘剂在制备与固化过程式中，都要发生异氰酸酯与活化氢化合物的反应，所以聚氨酯化学是异氰酸酯的反应为基本原理。 一）、异氰酸酯的化学反应 1、异氰酸酯与羟基的反应 异氰酸酯能与醇、多元醇、聚醚、聚酯等含羟基化合物的活性氢反应，生成氨基甲酸酯。这类反应是聚氨酯胶粘剂合成与固化的基本反应。在些类反应中空间位阻对反应影响很大，异氰酸酯与伯羟基的反应十分迅速，比仲羟基快3倍，比叔羟基快200倍。 2、异氰酸酯与水的反应。 异氰酸酯与水的反应首先生成不稳定的氨基甲酸，然后分解成二氧化碳和胺。如果异氰酸酯过量，可继续反应生成取代脲反应如下： R—NCO+H2O→R—NHCOOH→R—NH2+CO2 R—NCO+RNH2→R—NHCONH—R 单组分湿固化型聚氨酯胶粘剂就是利用上述反应进行固化，而对于双组分聚氨酯胶粘剂在潮湿环境中粘接，胶层容易产生气泡，粘接强度可降低10%~20% 3、异氰酸酯与胺基的反应

异氰酸酯与胺基的反应生成脲，由于伯胺反应活性太大，在聚氨酯胶粘剂中常用活性较小的芳香二胺如MOCA等，作为异氰酸酯基封端预聚体的固化剂。4、异氰酸酯与羧基的反应 异氰酸酯与羧基的反应的活性低于伯羟基或水，首先反应生成酸酐，然后分解成酰胺和二氧化碳这对粘接不利。若在异氰酸酯和羧酸二者之中仅其一是芳香族的它们在室温下反应时则主要生成酸酐、脲和二氧化碳。 5、异氰酸酯与脲的反应。 异氰酸酯与取代脲的反应生成缩二脲聚氨酯胶粘剂在较高温度（>1000C）下可产生支化或交联、能提高粘接强度。 6、异氰酸酯与酚的反应。 异氰酸酯与酚的反应要比与羟基的反应迟缓，即使在50~700C下其反应速度也很慢。然而可用叔胺或氯化铝催化反应速度。为个反应有催化剂存在且较高温度下为可逆反应，可用于制备封闭型异氰酸酯胶粘剂。 7、异氰酸酯与酰胺的反应 异氰酸酯与酰胺的反应活性很低，仅在1000C时才有一定的反应速度，并且生成酰基脲。 8、异氰酸酯与氨基甲酸酯的反应

聚氨酯化学反应

异氰酸酯的化学反应 异氰酸酯与OH的反应 RNCO + R′OH →RNHCOOR′ 这个反应属于二级反应，反应速度随着羟基含量而变化，不随异氰酸酯浓度而改变。 异氰酸酯与羟基的摩尔比，一般称异氰酸酯指数，R值。 R值>1，端NCO封端的聚氨酯预聚体。对二异氰酸酯和二元醇而言，R 值大于2，体系中含有未反应的游离异氰酸酯，此时称之为半预聚体或改性异氰酸酯。 例：各类弹性体预聚体、跑道铺地胶、聚氨酯密封胶等 R值<1，端OH封端的预聚体。大多聚氨酯胶黏剂的主剂及聚氨酯弹性体生胶。 例：软包装复合胶、聚氨酯油墨连结料、PU革的浆料、磁带胶、鞋胶等 R值=1，理论上生成分子量无穷大的高聚物，实际上由于水分、杂质等影响不可能。R值越靠近1，分子量越大，体系粘度越大。 异氰酸酯与水的反应 2RNCO + H2O →RNHCONHR + CO2↑ 1个水分子与2个NCO基团反应得到取代脲，水可以看做一种扩链剂或固化剂。这点对聚氨酯的生产及储存具有重要的指导意义。原材料和产品都需要严格控制水分含量。 反应放出二氧化碳气体，可用在聚氨酯泡沫的生产中，还有湿固化的聚氨酯胶黏剂和涂料。 异氰酸酯与胺基的反应 RNCO + R′NH2→RNHCONHR′ RNCO + R′NHR〞→RNHCONR′R〞 脂肪族伯胺反应速度太快，一般很少用。脂肪族仲胺和芳香族伯胺反应速度稍慢，常用来固化NCO封端的预聚体。 MOCA、E-300、unilink4200等 不同活性氢与异氰酸酯的反应活性

理论上，异氰酸酯可以和所有可以提供活性氢的化合物反应，属亲核反应。在含活性氢的化合物中，亲核中心的电子云密度越大，其电负性越强，它与异氰酸酯反应活性越高，反应速度越快。

催化剂对异氰酸酯反应活性的影响

催化剂对异氰酸酯反应活性的影响 催化剂能降低反应活性能，使反应速率加快，缩短反应时间，控制副反应，因此在聚氨酯的制备中常常使用催化剂。对催化剂的要求一般是：催化活性高、选择性强。常用的催化剂为有机叔胺类及有... 催化剂能降低反应活性能，使反应速率加快，缩短反应时间，控制副反应，因此在聚氨酯的制备中常常使用催化剂。对催化剂的要求一般是：催化活性高、选择性强。常用的催化剂为有机叔胺类及有机金属化合物。 聚氨酯合成中所采用的催化剂，都是既能催化与羟基的反应，也能催化与水的反应，但所有催化剂对这二个反应的催化活性各不相同。一般，叔胺类催化剂对异氰酸酯与水的反应（即通常所说的“发泡反应”）的催化效率大于对异氰酸酯与羟基反应（即所谓所的“凝胶反应”）的催化效率，有机金属类催化剂对凝胶反应的催化效率更显著，即各催化剂都有其选择性。 2.2.1.1 异氰酸酯反应的催化机理 一般认为，异氰酸酯与羟基化合物反应的催化机理是，异氰酸酯或羟基化合物先与催化剂生成不稳定的络合物，然后发生反应，生成聚氨酯。但这种络合催化反应理论也有几种说法，至今还不是十分清楚。 一种公认的催化机理是基于异氰酸酯受亲核的催化剂进攻，生成中间络合物，再与羟基化合物反应。如二异氰酸酯与二元醇的反应机理如下：

另外，有人认为金属有机化合物的催化机理与叔胺类不同，是形成一种三元活化络合物。有人提出羟基化合物与催化剂形成四节环活化络合物，再与异氰酸酯反应生成氨基甲酸酯。 2.2.1.2 叔胺催化剂酸碱性对反应活性的影响 在聚氨酯制备反应中，一般很少用酸类催化剂，酸性催化剂（如苯甲酰氯、无机及有机酸）对氨基甲酸酯及脲基甲酸酯生成反应有较低的催化作用，但重要的是它们能抑制缩二脲的生成反应，因而抑制交联反应。若聚醚中尚有微量碱（开环聚合用的KOH）未被除去，则与二异氰酸酯反应时，碱金属化合物会催化交联副反应，发生凝胶。因而可加入酸中和，并且若酸稍过量，则抑制交联反应，可使预体能长期储存。 叔胺类催化剂对异氰酸酯与羟基化合物反应的影响，除了其碱性程度外，还有位阻效应等因素。一般来说，碱性大、位阻小，则催化能力强。叔胺对水与异氰酸酯反应的催化活性的影响比羟基与异氰酸酯反应的催化活性大（见图2-2），故叔胺催化剂一般用于聚氨酯泡沫制备。在所有叔胺类催化剂中，三亚乙基二胺是一种结构特殊的催化剂，由于它是杂环化合物，叔胺N原子上没有位阻，所以它对发泡反应及凝胶反应都具有较强的催化性能，是聚氨酯泡沫塑料常用的催化剂之一，也可用于聚氨酯胶粘剂、弹性体等的制备。据估计，在水/醇混合体系中，它对羟基催化能力占80%，对水占20%，对羟基与异氰酸酯反应的催化活性比水大，具有类似有机金属化合物的催化性能，不仅广泛用于泡沫，而且也用于聚氨酯弹性体、胶粘剂、涂料。 不同的异氰酸酯对各种反应有不同的催化活性。有人研究了两种催化剂对异氰酸酯-端伯羟基聚醚、异氰酸酯-端仲羟基聚醚及异氰酸酯-水反应速率常数及活化能进行了比较，实验结果见表2-7。表中K1、K2及K3分别为TDI与普通PPG聚醚（端基为仲羟基）、EO封端聚醚（伯羟基）和水的反应速率常数[单位L/（g·mol·h）]。 表2-7 氨基甲酸酯及脲生成反应的速率常数K及活化能E

异氰酸酯法在聚氨酯表面接枝聚甲基丙烯酸羟乙酯

生物医学工程学杂志 J B i om ed Eng　1999 16(增刊) 92～93 异氰酸酯法在聚氨酯表面接枝 聚甲基丙烯酸羟乙酯 I mm obol i za ti on of PHE M A on Polyetherurethane by isocyana tes 王琴梅　潘仕荣 (中山医科大学附属第一医院人工心研究室,广州　510080) 摘要　通过异氰酸酯法在聚氨酯(PU)片表面引入聚甲基丙烯酸羟乙酯(PH E M A),以得到一种具有良好的机械性能和优良的血液相容性的高分子材料。用固-液接触角分析所得样品表面性质,并进行血小板粘附实验。结果表明:与PU相比,在PU表面接枝PH E M A后其表面亲水性增加,粘附的血小板数量减少,变形也小。 关键词　聚氨酯　聚甲基丙烯酸羟乙酯　血液相容性 1　实验方法 (1)制备PU—PH E M A膜。包括PH E M A 合成,PU表面活化反应PU—PH E M A接枝反应[1]; (2)各样品表面的接触角测定; (3)血小板粘附实验[2]。 2　结果与讨论 211　接枝过程 嵌段聚醚型聚氨酯Pallethane2263含有2(2 O2CO2N H2)2基团,其中的2N H2可和TD I中的2 N CO起反应,生成带有2N CO基团的PU2 N CO。化学滴定法分析表面2N CO的浓度是2119×10-6mo l c m2。PH E M A中的2OH再和PU2N CO上的2N CO起反应生成PU2PH E M A。称重法测定接枝率。接枝率定义为: %(接枝)=(W1-W0) W0×100% 其中:W0为初始膜的重量;W1为接枝聚合物的重量。 当PH E M A的分子量为4000(PH E M A1)和8000(PH E M A2)时,接枝率基本相同,分别是718%和715%;分子量为12000(PH E M A3)时,接枝率较低,是413%。可能是因为PH E M A 分子量变大,空间位阻效应增加,大分子之间反应更困难,故接枝率稍低。 212　接触角的测定 不同材料对应于不同溶剂的接触角有以及由接触角推算出来的临界表面张力和表面自由能及其色散力和极性力分量[3]。由表1、2可知,接枝了PH E M A后,材料表面的接触角都有所降低,Χc增加,Χd s基本不变,Χp s、Χs变大。这是由于接枝了PH E M A后,材料表面的2OH含量增加,材料的亲水性增加,极性增大。 表1　不同聚合物样品表面接触角测定结果样品 PU　PU 2 PH E M A1 PU2 PH E M A2 PU2 PH E M A3参照液接触角(Η) 水80.0　75.273.472.7丙三醇70.0　67.565.563.8甲酰胺55.6　55.253.953.2乙二醇53.1　49.548.640.4乙二醇苯醚52.4　35.037.836.4磷酸三甲苯酯34.7　29.127.524.5液体石蜡30.8　22.821.614.4

非异氰酸酯聚氨酯将成为未来发展趋势讲解

非异氰酸酯聚氨酯将成为未来发展趋势 非异氰酸酯聚氨酯是一种不使用异氰酸酯为原料而合成的开创性的聚氨酯(英文名NonisocyanatePolyurethane,简称NIPU)。NIPU具有与传统聚氨酯不同的结构与性能，弥补了传统聚氨酯中的弱键结构。其耐化学性、耐水解性以及抗渗透性均较为优异，而且制备过程中不使用高毒性和湿敏性物质的多异氰酸酯，不会因产生气泡而使材料形成结构缺陷，给原料的施工与储存带来了方便。进入二十一世纪，NIPU开始发展。美国一直处于非异氰酸酯聚氨酯领域研发生产的领先地位。据报道，2001年Eurotech公司已就混杂型非异氰酸酯聚氨酯(HNIPU)签订了“合作技术开发协议”，并且不断的研发出新的产品。相关调查报告显示，近年来非异氰酸酯聚氨酯发展比较迅猛，在欧美等西方国家正在逐步实现工业化，广泛地应用于涂料、弹性体、胶粘剂等行业。该领域的研究也成为我国的重要课题。据国内先进NIPU生产商天旭东科技有限公司的技术工程师表示，我国至少4-5年前也开始着手与NIPU领域的研究，在某些领域已走在国际非异氰酸酯聚氨酯行业的前 列。据了解，NIPU产品的原料不采用传统的多元醇和异氰酸酯，而采用由二氧化碳合成的无毒的环碳酸脂。因此，NIPU整个生产工艺过程相较于传统生产过程而言无毒环保。国内生产商表示，非异氰酸酯聚氨酯材料的价格与传统聚氨酯价格相差无几，性能却比传统聚氨酯优越，能够用于传统聚氨酯广泛应用的涂料、抗裂复合材料、耐化学涂层、以及密封剂等等领 域。天旭东科技有限公司的技术人员表示，虽然目前公司产品仍主要用于内销，但外销也具有很大优势。国外欧美等一些国家已经采取相关的法律法规对某些领域禁用异氰酸酯，因此，NIPU的市场前景较好。欧洲市场正在逐渐向保温材料和包装工业禁用异氰酸酯过渡，将要求使用非异氰酸酯材料。据报，Eurotech公司高性能材料部总经理TedGrochowski曾表示，HNIPU泡沫将是潜在的非泡沫HNIPU市场的2倍左右。国内生产商也表示，非异氰酸酯聚氨酯逐步代替传统聚氨酯是聚氨酯行业未来发展的必然趋势。

异氰酸酯的自加聚反应

异氰酸酯的自加聚反应 异氰酸酯可发生自加成反应，生成各种自聚物，包括二聚体三聚体及各种多聚体，其中最重要的是二聚反应和三聚反应。 2.1.6.1 异氰酸酯的二聚反应 一般来说只有芳香族异氰酸酯能自聚形成二聚体，而脂肪族异氰酸酯二聚体未见报道。这是因为芳香族异氰酸酯的NCO反应活性高。芳香族异氰酸酯即使在高温下也能缓慢自聚，生成二聚体。生成的二聚体是一种四元杂环结构，这种杂环称为二氮杂环丁二酮，又称脲二酮（uretdione）。芳香族异氰酸酯二聚反应是可逆反应，二聚体不稳定，在加热条件下可分解成原来的异氰酸酯化合物。二聚体可在催化剂存在下直接与醇或胺等活性氢化合物反应，所用的催化剂和单体异氰酸酯所用的催化剂基本相同。芳香族异氰酸酯二聚反应的通式如下： 在聚氨酯行业中，MDI、TDI在室温下可缓慢产生二聚体，但无催化剂存在时此反应进行得很慢。具有邻位取代基的芳香族异氰酸酯，例如2，6-TDI，由于位阻效应，在常温下不能生成二聚体。而4，4′-MDI由于NCO邻位无取代基，活性比TDI的大，即使在无催化剂存在下，在室温也有部分单体缓慢自聚成二聚体。这就是MDI在室温贮存不稳定、熔化时出现白色不熔物的原因。用它制备聚氨酯制品会影响质量，故除了向MDI中加稳定剂外，尚需将其在5℃以下贮存。实验室做精确的合成试验时，常常把MDI及TDI进行减压蒸馏，目的是在高温蒸馏过程中将二聚体破坏，并除去杂质。 可用三烷基膦、吡啶、叔胺作二聚反应的催化剂。常用的膦化合物，如二甲基苯基膦用量极微就可产生良好的催化效果，还可用吡啶，它兼作溶剂，以便移去大量的反应热。

2，4-TDI二聚体是一种特殊的二异氰酸酯产品，降低了TDI单体的挥发性。TDI二聚体是一种固体，熔点较高，室温下稳定，甚至可与羟基化合物的混合物在室温下稳定贮存。它主要用于混炼型聚氨酯弹性体的硫化剂。也可利用二聚反应的可逆特性制备室温稳定的高温固化聚氨酯弹性体、胶粘剂。例如制备含二聚体杂环的热塑性聚氨酯，在热塑性聚氨酯的加工温度下，NCO基团被分解，参与反应，生成交联型聚氨酯。2，4-TDI二聚体的制备反应式为： TDI二聚体加热至150～175℃时，即使在无催化剂存在下，也能分解成TD I单体。而在有三烷基膦催化剂存在下，当加热至80℃，在苯溶液中即能100%分解。 2.1.6.2 异氰酸酯的三聚反应 （1）三聚反应催化剂芳香话或脂肪族（包括脂环族异氰酸酯均能于加热及催化下自聚为三聚体，三聚体的核基是异氰脲酸酯（isocyanurate）六元杂环。三聚反应晃可逆反应。下面为二异氰酸酯的三聚反应反应式：

不同异氰酸酯含量对水性聚氨酯的合成及性能影响

不同异氰酸酯含量对水性聚氨酯的合成及性能影响 摘要：由4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）、甲苯二异氰酸酯（TDI）、聚酯多元醇（JW218，Mn=2000）、二羟甲基丙酸（DMPA）和1，4-丁二醇（BDO）反应，然后用三乙胺（TEA）中和，制备水性聚氨酯，采用FTIR、TG、GPC等来表征。研究了n (TDI)/ n (MDI)比值对水性聚氨酯结构与性能的影响。 关键词：异氰酸酯；水性聚氨酯；结构；性能 1 引言 近10年来，保护地球环境的舆论压力与日俱增，一些发达国家制定了消防法规及溶剂法规[1]。水性聚氨酯以水为介质，具有不燃、气味小、不污染环境、节能、操作加工方便等优点，这些因素促使世界各国聚氨酯材料研究人员花费相当大的精力进行水性聚氨酯的开发[2]。 国内水性聚氨配乳液的研究起步较晚，70年代后期才开始，发展也比较缓慢，所用的原料大多数是聚醚型、TDI芳香族型，但制品性能不高，特别是力学性能和耐水性，对聚酯型、MDI型的水性聚氨酯研究较少[3]。本实验固定了硬段含量为40wt%、DMPA含量为6.5wt%、n(NCO)/n(OH)值为1.0，中和度为1.0，选择用了MDI、TDI为异氰酸酯组分，研究了n(TDI)/n(MDI)不同异氰酸酯对水性聚氨酯性能的影响。 2 实验部分 2.1 原料 聚酯多元醇(JW-218、Mn=2000) 工业品,无锡市新鑫聚氨酯有限公司；，4’-4二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI），工业品，烟台万华聚氨酯股份有限公司；甲苯二异氰酸酯聚（TDI），工业品，烟台万华聚氨酯股份有限公司；二羟甲基丙酸(DMPA)，工业品，广州正负有限公司；1，4一丁二醇(BDO)，分析纯，成都市科龙化工试剂厂；丙酮(AC)，分析纯，成都市科龙化工试剂厂；三乙胺（TEA)，分析纯，成都市科龙化工试剂厂；二月桂酸二丁基锡（BBTDL），分析纯，成都市科龙化工试剂厂。 DMPA在120℃下真空干燥2h后放入干燥器里自然冷却备用，BDO经过120℃减压蒸馏4h。将4A分子筛放入TEA和丙酮中24h 后备用。 2.2 合成配方 2.3 水性聚氨酯的合成 在带有搅拌器、温度计和回流冷凝管的三口烧瓶中加入计量好的聚酯多元醇，在80℃、0.09MP下脱去聚酯多元醇中的水分，然后降温至50℃加入计量好的MDI、TDI和BBTDL，混合均匀后逐渐升温至70℃，在0.09MP下反应一段时间后，将预聚体降温至45℃，视粘度的大小可加入适量的丙酮，加入BDO反应，然后加入TEA 中和。将计量好的蒸馏水加入到聚氨酯预聚体中，同时高速搅拌30 min 后，将乳液在40℃、0.09MP下减压蒸馏脱去丙酮，得到聚氨酯水分散体。 2.4 涂膜的制备 将制得的乳液于聚四氟乙烯板上流延成膜，室温风干后，放人烘箱中于60～80℃下烘4h，取出放入干燥器中自然冷却备用。 2.5 分析测试 2.5.1 乳液平均粒径的测定 用NANO ZSZEN3600型纳米粒度仪（英国马尔文仪器有限公司）测试乳液

异氰酸酯 msds

异氰酸酯 MSDS 基本信息 中文别名:異氰酸 英文别名:Polyisocyanates;Hydrogen isocyanate 中文别名:異氰酸 英文别名:Polyisocyanates;Hydrogen isocyanate 物理化学性质 异氰酸酯是异氰酸的各种酯的总称。包含一异氰酸酯R—N＝C＝O和二异氰酸酯O＝C＝N—R—N＝C＝O。一般是不愉快气味的液体。一异氰酸酯易与氨或胺作用而成脲类，易与醇作用而成氨基甲酸酯（如氨基甲酸乙酯） 沸点(℃)：83～84 分子式：C4H7NO 分子量： 85.11 饱和蒸气压(kPa)： 6.65／19℃闪点(℃)： 26 燃烧性：易燃 溶解性：不溶于水相对密度(水=1)： 0.91 相对蒸气密度(空气=1)：2.93 外观与性状：无色液体，带有葱的气味。 禁配物：水、醇类、强碱、酸类、强氧化剂。 化学反应：容易与包含有活泼氢原子的化合物: 胺、水、醇、酸、碱发生反应。 与水反应生成甲胺、二氧化碳; 在过量水存在时, 甲胺再与MIC反应生成1,3－二甲基脲, 在过量MIC时则形成 1,3,5－三甲基缩二脲。这二个反应均为放热反应。 纯物在有触媒存在条件下, 发生自聚反应并放出热能。 遇热、明火、氧化剂易燃。燃烧时释出MIC蒸气、氮氧化物、一氧化碳和氰化氢。 高温 (350～540℃)下裂解可形成氰化氢。 遇热分解放出氮氧化物烟气。 异氰酸酯产品用途

单异氰酸酯是有机合成的重要中间体，可制成一系列氨基甲酸酯类杀虫剂、杀菌剂、除草剂，也用于改进塑料、织物、皮革等的防水性。二官能团及以上的异氰酸酯可用于合成一系列性能优良的聚氨酯泡沫塑料、橡胶、弹力纤维、涂料、胶粘剂、合成革、人造木材等。 目前应用最广、产量最大的是有：甲苯二异氰酸酯（Toluene Diisocyanate，简称TDI）；二苯基甲烷二异氰酸酯（Methylenediphenyl Diisocyanate，简称MDI）。 甲苯二异氰酸酯（TDI）为无色有强烈刺鼻味的液体，沸点251°C，比重1.22，遇光变黑，对皮肤、眼睛有强烈刺激作用，并可引起湿疹与支气管哮喘，主要用于聚氨酯泡沫塑料、涂料、合成橡胶、绝缘漆、粘合剂等。根据其成分，甲苯二异氰酸酯属含氮基的有机化合物。 二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）分为纯MDI和粗MDI。纯MDI常温下为白色固体，加热时有刺激臭味，沸点196°C，主要用于聚氨酯硬泡沫塑料、合成纤维、合成橡胶、合成革、粘合剂等。根据其成分，纯二苯基甲烷二异氰酸酯也属含氮基的有机化合物。 还有非黄变型的1,6-己二异氰酸酯（HDI）。 制备方法 工业上主要采用伯胺光气法生产异氰酸酯，其反应如下：由二胺光气法可制得二异氰酸酯：随着科技的进步和合成理论的不断深入，硝基化合物直接与一氧化碳高温高压催化合成异氰酸酯的工艺越来越来成熟。 由于异氰酸酯结构中含有不饱和键，因此具有高活性，容易与一些带活性基团的有机或无机物反应，生成聚氨酯弹性体。 （1）与羟基化合物的反应：如与多元醇、聚醚、聚酯酰胺、蓖麻油等含活性羟基化合物反应生成氨甲基酸酯。 （2）与含氨基化合物的反应：与胺类化合物反应通常生成取代脲，如果进一步发生反应则最终生成缩二脲。