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多异氰酸酯活性较大解决方法

发布时间:2022-04-13 18:54:31

① 异氰酸酯是什么

异氰酸酯是一类由异氰酸衍生出的酯,通式为R-N=C=O,是氰酸酯R-O-C≡N的异构体。根据分子中酯基个数的不同,可分为单异氰酸酯、二异氰酸酯等。二异氰酸酯可用于生产聚氨酯。

异氰酸酯是异氰酸的各种酯的总称,用于家电、汽车、建筑、鞋业、家具、胶粘剂等行业。

通常以少一个碳原子的胺为原料,通过与光气反应引入异氰酸基。实验室中,异氰酸酯可通过酰基叠氮的Curtius重排反应或异羟肟酸的Lossen重排反应制取。

含有异氰酸酯官能基之有机化合物与醇反应生成氨基甲酸酯,具有2个异氰酸酯官能基之异氰酸酯称为二异氰酸酯(di-isocyanate),以二异氰酸酯为原料与polyols 可合成聚氨酯(polyurethanes)。

二异氰酸酯与胺的反应可合成聚脲。

脂肪族的异氰酸酯自身聚合,生成的三聚体称为双缩脲。

二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)中环碳原子的编号

常见的单异氰酸酯如异氰酸甲酯(methyl isocyanate, MIC),用于生产杀虫剂。另外,亦有研究指电子烟亦会产犍异氰酸酯。

(1)多异氰酸酯活性较大解决方法扩展阅读:

常见的二异氰酸酯

常见的二异氰酸酯包括甲苯二异氰酸酯(TDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)、赖氨酸二异氰酸酯(LDI)。

在公元2000年, 全球市场对于二异氰酸酯之需求 4.4 million tonnes, 其中 61.3% 是二苯基甲烷二异氰酸酯( methylene diphenyl diisocyanate, MDI);

34.1% 是甲苯二异氰酸酯, 3.4% 是二环己基甲烷二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯 其他二异氰酸酯为 1.2%。

② 水性聚氨酯的水性聚氨酯涂料的合成

水性聚氨酯的制备方法通常可分为外乳化法和内乳化法两种。外乳化法是指采用外加乳化剂,在强剪切力作用下强制性地将聚氨酯粒子分散于水中的方法,但因该法存在乳化剂用量大、反应时间长以及乳液颗粒粗、最终得到的产品质量差、胶层物理机械性能不好等缺点,因而目前生产基本不用该法。内乳化法又称自乳化法,是指在聚氨酯分子结构中引人亲水基团无需乳化剂即可使自身分散成乳液的方法,因此成为目前水性聚氨酯生产和研究采用的主要方法.内乳化法又可分为丙酮法、预聚体混合法、熔融分散法、酮亚胺/酮联氮法、保护端基乳化法。
(1)丙酮法
首先合成含-NCO端基的高粘度聚氨酯预聚体,加丙酮溶解,使其粘度降低,然后用含离子基团扩链剂进行扩链,在高速搅拌下通过强剪切力使之分散于水中,乳化后减压蒸馏脱除溶剂丙酮,得到水性聚氨酯分散液。
丙酮法易于操作,重复性好,制得的水性聚氨酯分子量可变范围宽,粒径的大小可控,产品质量好,是目前生产水性聚氨酯的主要方法。但该法需使用低沸点丙酮,易造成环境污染,工艺复杂,成本高,安全性低,不利于工业生产。
(2)预聚体混合法
首先合成含亲水基团及端-NCO的预聚体,当预聚体的相对分子量不太高且粘度较小时,可不加或加少量溶剂,高速搅拌下分散于水中,再用亲水性单体(二胺或三胺)将其部分扩链,生成相对分子量高的水性聚氨酯一脲。最终得到水性聚氨酯分散液。为合成低粘度预聚体,通常选择脂肪族或脂环族多异氰酸酯,因为这两种多异氰酸酯的反应活性低,预聚体分散于水中后用二胺扩链时受水的影响小。但预聚体混合分散过程必须在低温下进行,以降低-NCO与水的反应活性;必须严格控制预聚体粘度,否则预聚体在水中分散将非常困难,预聚体混合法避免了有机溶剂的大量使用,工艺简单,便于工业化连续生产。缺点是扩链反应在多相体系中发生,反应不能按定量的方式进行。
(3)熔融分散缩聚法
熔融分散缩聚法又称熔体分散法,是一种无溶剂制备水性聚氨酯的方法。该法把异氰酸酯的加聚反应和氨基的缩聚反应紧密地结合起来。先合成带有亲水性离子基团和-NCO端基的聚氨酯预聚物,预聚物与尿素进行加聚反应得到含离子基团的端脲基聚氨酯双缩二脲低聚物。此低聚物在熔融状态下与甲醛水溶液发生缩聚反应和羟甲基化应,形成含羟甲基的聚氨酯双缩二脲,用水稀释后,得到稳定的水性聚氨酯分散液。
该方法的特点:反应过程中不需要有机溶剂,工艺简单,易于控制,配方可变性较大,不需要特殊设备,因具广阔的发展前景。但该法反应温度高,生成的水性聚氨酯分散体为支链结构,分子量较低。
(4)酮亚胺/酮联氮法
在预聚体混合法中,采用水溶性二元伯胺作扩链剂时,由于氨基与-NCO基团反应速率过快,难以获得粒径均匀而微细的分散体。扩链阶段若用酮亚胺或酮联氮代替二元伯胺进行水相扩链则能解决此问题。酮亚胺由酮与二胺反应生成,酮联氮由酮与肼反应生成。酮亚胺/酮联氮与含离子基团的端-NCO聚氨酯预聚体混合时不会过早发生扩链反应,但遇水时,酮亚胺/酮联氮与水反应则释放出二胺/肼,对预聚体进行扩链,由于受释放反应的制约,扩链反应能够平稳地进行,得到性能良好的水性聚氨酯一脲分散液。
酮亚胺/酮联氮法适用于由芳香族异氰酸酯制备水性聚氨酯分散液,该法融合了丙酮法、预聚体混合法的优点,是制备高质量水性聚氨酯的重要方法。
(5)保护端基乳化法
使用酚类、甲乙酮亚胺、吡咯烷酮、亚硫酸氢钠等封闭剂,将带有亲水性离子基团和-NCO封端的聚氨酯预聚物的端-NCO基团保护起来,使-NCO基团失去活性,制成一种封闭式的聚氨酯预聚体,加入扩链剂和交联剂共同乳化后,制成水性聚氨酯分散液。应用时,加热可使预聚物端-NCO基团解封,-NCO基团与扩链剂、交联剂反应,形成网络结构的聚氨酯胶膜。此法对工艺要求颇高,乳液稳定性差,关键在于选择解封温度低的高效封闭剂。

③ 异氰酸酯胶粘剂是什么

以多异氰酸酯的单体或均聚物为主体材料的胶粘剂。正名为多异氰酸酯胶粘剂(polyisocyanate adhesi-ves)。这类胶因异氰酸酯基(—N=C=O)的活性大,能粘接如木材、金属和塑料等多种材料,胶接强度高,胶层的韧性可调节,耐老化,有良好的超低温性,可常温固化,但耐热性较差。多异氰酸酯是一个分子中含两个或更多异氰酸酯基的化合物,易与含活性氢的多元醇反应,生成聚氨酯树脂。聚氨酯胶粘剂一般分为3类,异氰酸酯胶粘剂是其中之一。

物理性质几种主要的异氰酸酯物理常数如下表。

异氰酸酯基与水生成聚脲:

OCN—R—NCO+H2O—H2N—R—NH2+CO2nOCN—R—NCO+nH2N—R—NH2—OCN449394RNHCONH449394nRNCO这时聚脲两端的异氰酸酯基可以同单体甲苯二异氰酸酯分子中的—NCO一样起反应。但是,水越多,消耗的—NCO就越多,会影响生成足够的—NHCOO—,所以在刨花板生产过程中要控制水分。

异氰酸酯胶粘剂有多异氰酸酯溶液、橡胶改性和水乳液等几类。其中的水乳液,是封闭型异氰酸酯胶粘剂,用酚类等物质把—NCO保护起来,不与水反应,制成乳液,胶接时在一定温度或催化条件下,再将—NCO释放出来起反应。

与传统的木材胶粘剂相比,异氰酸酯胶粘剂的优点是无甲醛公害、胶接强度高、胶层柔韧等。人们正在深入研究,试图用它部分或全部代替甲醛系木材胶粘剂。可用于木材的端接、压制刨花板等。它的缺点是成本较高、毒性较大、易粘垫板或热压板。

异氰酸酯有毒,能与人体蛋白质反应。口服毒性较轻,如溅入眼睛,可用水充分冲洗。异氰酸酯对人体最大危害是其蒸气,刺激眼睛和呼吸系统粘膜,工作场所必须通风良好,空气中的容许极限是0.02ppm。

在木材工业中的应用

异氰酸酯胶能与木材生成化学键,赋于木材胶接制品很好的耐水和抗老化性能,又不存在有害的游离甲醛,所以在刨花板工业中的应用日益增多。在刨花板中的施胶量,芯层和表层分别为绝干木材重量的5~6%和6~7%。总的含水量,包括木片中的2%,芯层控制在8%,表层为12~14%。热压时,热压温度170℃,热压时间为13秒/毫米板厚。施胶(二苯基甲烷二异氰酸酯)量为6%的刨花板,在热压温度175℃下,热压时间为10秒/毫米板厚。12毫米厚的板材性能是:密度0.680克/立方厘米,干的内胶合强度0.81兆帕,湿的内胶合强度(按V100法)0.22兆帕。

④ 防腐油漆种类

防腐油漆(ty paint)”的概念,一般指在苛刻的腐蚀环境使用,包括底漆和面漆的配套涂料。防腐油漆广泛在华北地区华南地区使用正欧系列艺术涂料是一种新型的墙面装饰艺术漆,并通过了ISO9001质量管理体系认证及ISO14001环境管理体系认证再加上现代高科技的处理工艺,使产品无毒,环保,同时还具备防水,防尘,燃等功能,优质艺术涂料可洗刷,耐摩擦,色彩历久常新。简单地说:防腐油漆就是使用寿命更长,可适应更苛刻的使用环境的涂料称为防腐油漆。
1防腐油漆按照用途可分为:橡胶用防腐油漆、船舶用防腐油漆、金属用防腐油漆、汽车用防腐油漆、管道用防腐油漆、家具用防腐油漆、钢结构用防腐油漆;

2防腐油漆按树脂成膜分:环氧防腐油漆、 过氯乙烯防腐油漆、氯化橡胶防腐油漆、聚氨酯防腐油漆、丙烯酸防腐油漆、 无机防腐油漆、高氯化聚乙烯防腐油漆;

3防腐油漆按照溶剂可分为:水性防腐油漆、油性防腐油漆;

分类详细

一 、环氧树脂防腐漆是防腐漆中应用最广泛的品种。适用的环氧树脂有两类:

1.有双酚A和环氧氯丙烷缩聚而成双酚A环氧

2.以苯酚-甲醛缩聚而得的低分子量酚醛再与环氧氯丙烷缩聚而成得酚醛环氧。

1)胺固化环氧防腐油漆

这类油漆的固化是利用氨基与环氧基间的反应活性,在常温或低烘烤温度下交联成膜。胺类可用脂肪胺、芳香胺和环酯胺,与环氧树脂分罐包装,用前配合。

芳族胺反应性较低,一般需低温烘干。脂族胺活性较高,也需在10℃以上才能充分反应。各种胺均可以与低分子量环氧或单环氧化物制成加成物,以降低挥发性、吸水性,提高与环氧的混溶性和固化速度,但同时提高粘度,降低使用期。

常用的脂族胺为乙二胺、二乙烯三胺、多乙烯多胺、乙二胺。乙二胺价格低、来源广,但挥发性大,易吸水,毒性和漆膜病态也重,在自配自用的情况下还有采用。配方按环氧当量:活性氢当量=1:1.2-1.5计算。其他胺类挥发较小用来不宜过多,可视情况按当量计为:1:1.1-1.2.

2)聚酰胺固化环氧防腐油漆

聚酰胺比低分子胺反应活性低,故虽也要分罐包装但是用期长的很,施工时刺激性也较小,其图层流平好,耐酸碱,但耐碱较胺固化的差,然耐水耐潮湿更好,图层柔韧抗冲击,对金属表面湿润性好,可适合潮湿或带锈的钢铁表面涂装。

二、环氧沥青防腐油漆

这类漆类综合了煤焦沥青额耐酸、碱性、耐水性和环氧树脂的附着力。机械强度和耐溶剂性,为良好的防腐蚀油漆品种。广泛用于水利工程设施、地下管线外壁以及化工设备和管道内壁。缺点是色暗,且沥青易渗色,用磁漆罩色效果不好,不耐芳烃溶剂,也不耐暴晒。漆的性能和价格与沥青和环氧的配合比有关。已经从实验和应用证明,按重量比1:1配合最合理。

环氧沥青防腐油漆,可分为:胺固化环氧沥青防腐油漆和聚酰胺固化环氧沥青防腐油漆。

三、聚氨酯防腐油漆

聚氨酯是指分子结构中含有氨基甲酸键的高聚物。氨基甲酸酯键由异氰酸基和羟基反应形成:

—NCO+—OH→—NHCOO—

故聚氨酯树脂的单体是多异氰酸酯和多羟基化合物。多氰酸酯有芳香族和脂肪族两类。由于前者较廉价,常温下反应活性较大,故在防腐油漆中很少采用后者,仅在有装饰性要求的户外涂装的面漆中采用。为了改善贮存、施工和漆膜性能,常将多艺酸酯单体制成含游离异氰酸基的聚氨酯聚物或加成物。

聚氨酯防腐漆的优点是适应性和综合性能好,因较其他树脂更易通过分子结构设计获得广泛的物理机械性能,且能同时具有耐化学品与附着力、耐磨损与抗渗透、硬度与弹性等相互存在一定矛盾能的平衡,从而能适应复杂多变的工作条件。这是由于氨基甲酸键既具有高度极性又有化学惰性,以及异氰酸酯基的高度活性,使有充分手段可按需进行调节的缘故。聚氨酯防腐油漆今年因在多方面取得长期效果而受到重视,已与环氧树脂和氯化橡胶一起成为重要的高效防腐油漆漆种。

⑤ 防腐油漆的防腐油漆特点

一 、环氧树脂防腐漆是防腐漆中应用最广泛的品种。适用的环氧树脂有两类:
1.有双酚A和环氧氯丙烷缩聚而成双酚A环氧
2.以苯酚-甲醛缩聚而得的低分子量酚醛再与环氧氯丙烷缩聚而成得酚醛环氧。
1)胺固化环氧防腐油漆
这类油漆的固化是利用氨基与环氧基间的反应活性,在常温或低烘烤温度下交联成膜。胺类可用脂肪胺、芳香胺和环酯胺,与环氧树脂分罐包装,用前配合。芳族胺反应性较低,一般需低温烘干。脂族胺活性较高,也需在10℃以上才能充分反应。各种胺均可以与低分子量环氧或单环氧化物制成加成物,以降低挥发性、吸水性,提高与环氧的混溶性和固化速度,但同时提高粘度,降低使用期。常用的脂族胺为乙二胺、二乙烯三胺、多乙烯多胺、乙二胺。乙二胺价格低、来源广,但挥发性大,易吸水,毒性和漆膜病态也重,在自配自用的情况下还有采用。配方按环氧当量:活性氢当量=1:1.2-1.5计算。其他胺类挥发较小用来不宜过多,可视情况按当量计为:1:1.1-1.2.
2)聚酰胺固化环氧防腐油漆
聚酰胺比低分子胺反应活性低,故虽也要分罐包装但是用期长的很,施工时刺激性也较小,其图层流平好,耐酸碱,但耐碱较胺固化的差,然耐水耐潮湿更好,图层柔韧抗冲击,对金属表面湿润性好,可适合潮湿或带锈的钢铁表面涂装。
二、环氧沥青防腐油漆
这类漆类综合了煤焦沥青额耐酸、碱性、耐水性和环氧树脂的附着力。机械强度和耐溶剂性,为良好的防腐蚀油漆品种。广泛用于水利工程设施、地下管线外壁以及化工设备和管道内壁。缺点是色暗,且沥青易渗色,用磁漆罩色效果不好,不耐芳烃溶剂,也不耐暴晒。漆的性能和价格与沥青和环氧的配合比有关。已经从实验和应用证明,按重量比1:1配合最合理。环氧沥青防腐油漆,可分为:胺固化环氧沥青防腐油漆和聚酰胺固化环氧沥青防腐油漆。
三、聚氨酯防腐油漆
聚氨酯是指分子结构中含有氨基甲酸键的高聚物。氨基甲酸酯键由异氰酸基和羟基反应形成:—NCO+—OH→—NHCOO—故聚氨酯树脂的单体是多异氰酸酯和多羟基化合物。多氰酸酯有芳香族和脂肪族两类。由于前者较廉价,常温下反应活性较大,故在防腐油漆中很少采用后者,仅在有装饰性要求的户外涂装的面漆中采用。为了改善贮存、施工和漆膜性能,常将多艺酸酯单体制成含游离异氰酸基的聚氨酯聚物或加成物。
聚氨酯防腐漆的优点是适应性和综合性能好,因较其他树脂更易通过分子结构设计获得广泛的物理机械性能,且能同时具有耐化学品与附着力、耐磨损与抗渗透、硬度与弹性等相互存在一定矛盾能的平衡,从而能适应复杂多变的工作条件。这是由于氨基甲酸键既具有高度极性又有化学惰性,以及异氰酸酯基的高度活性,使有充分手段可按需进行调节的缘故。聚氨酯防腐油漆因在多方面取得长期效果而受到重视,已与环氧树脂和氯化橡胶一起成为重要的高效防腐油漆漆种。
聚氨酯防腐油漆分类
聚氨酯防腐漆一般按固化机理分为五类:
1.氧固化聚氨酯改性油(单组分)。
2.多羟基化合物固化多异氰酸酯的加成物或预聚物(双组分)。
3.多羟基化合物固化封闭型多异氰酸酯的加成物或预聚物(单组分)。
4.湿固化多异氰酸酯预聚物(单组分)。
5.催化湿固化多异氰酸酯预聚物(双组分)。
四、橡胶树脂防腐油漆
漆用橡胶树脂是以天然或合成橡胶为原料,经过化学处理或物理将解制成。处理的目的为提高溶解性、可塑性、反应性和化学稳定性。
橡胶树脂防腐油漆的分类:
1.氯化橡胶防腐油漆
2.氯磺化聚乙烯防腐油漆
3.氯丁橡胶防腐油漆
4.丁基橡胶防腐油漆

⑥ 在环氧树脂胶中,固化剂是什么,加的比例是多少

1、固化剂又名硬化剂、熟化剂或变定剂,是一类增进或控制固化反应的物质或混合物。

树脂固化是经过缩合、闭环、加成或催化等化学反应,使热固性树脂发生不可逆的变化过程,固化是通过添加固化(交联)剂来完成的。固化剂是必不可少的添加物,无论是作粘接剂、涂料、浇注料都需添加固化剂,否则环氧树脂不能固化。 固化剂的品种对固化物的力学性能、耐热性、耐水性、耐腐蚀性等都有很大影响。

2、固化剂加的比例需通过计算确定

固化剂用量计算方法

(1)胺类作交联剂时按下式计算:

胺类用量=MG/Hn

式中:M=胺分子量;Hn=含活泼氢数目;;G=环氧值(每100克环氧树脂中所含的环氧当量数)

(2)用酸酐类作交联剂时按下式计算:

酸酐用量=MG(0.6~1)/100

式中:M=酸酐分子量;G=环氧值(0.6~1)为实验系数

(6)多异氰酸酯活性较大解决方法扩展阅读:

固化剂分类

固化剂按用途可分为常温固化剂和加热固化剂。环氧树脂高温固化时一般性能优良,但是在土木建筑中使用的涂料和粘接剂等由于加热困难,需要常温固化,所以大都使用脂肪胺、脂环映以及聚酰胺等,尤其是冬季使用的涂料和粘接剂不得不与多异氰酸酯并用,或使用具有恶臭气味的聚琉醇类。

至于中温固化剂和高温固化剂,则要以被着体的耐热性以及固化物的耐热性、粘接性和耐药品性等为基准来选择。选择重点为多胺和酸酐。由于酸酐固化物具有优良的电性能,所以广泛用于电子、电器等领域。

脂肪族多胺固化物粘接性以及耐碱、耐水性比较好。芳香族多胺在耐药品性方面也是优良的。由于氨基的氮元素与金属形成氢键,因而具有优良的防锈效果。胺质量浓度愈高,防锈效果愈好。酸酐固化剂和环氧树脂形成酯键,对有机酸和无机酸显示了高的抵抗力,电性能一般也超过了多胺。

网络-固化剂

网络-环氧树脂

⑦ 环氧树脂为什么不固化怎么急救

一、环氧树脂不固化或者固化慢主要是固化剂选择不正确或者是配比不合理所致。
二、环氧树脂固化剂主要有以下几个种类:
1、 脂肪族胺类:主要品种有乙二胺、二乙烯(撑)三胺、多乙烯(撑)多胺等。其特点是,室温下固化,固化速度快,黏度耐高温漆低,易于和其他树脂混用,操作方便。涂膜具有较高的耐溶剂性能。但毒性较大,固化时放热量大,使用期限短,固化受温度、湿度条件的限制,在湿度较大的条件下漆膜泛白。产生桔皮、缩孔等弊病,固化后漆膜耐热性、机械强度较差。
2、 芳香族胺类:主要为间苯二胺、间苯二甲胺等。其特点是,需在加热条件下固化,与树脂混合不便,固化物的耐热、耐蚀性能较为突出。其主要用于加热固化工艺,也可用于作改性胺固化剂的原料。
3、 胺改性固化剂:主要有胺加成固化剂(如590、593固化剂)、T31固化剂、酚氨基醇固化剂。这主要针对脂肪族胺和芳香族胺存在的毒性等问题,通过加成反应或缩合反应对原有胺固化剂进行改进,其特点为挥发性大大降低,称为低毒或无毒固化剂,客服了泛白的缺点,不需诱导期。
4、 聚酰胺固化剂:其固化过程是通过聚酰胺末端的伯、仲胺上的氢(不是通过酰胺基上的氢)与环氧基反应,由于两端氨基的分子间距较大,固化后的密度小,因此固化后的涂膜有优良的韧性;而且由于聚酰胺固化剂的用量要求不严格,因此可以根据需要通过聚酰胺的用量来调节韧性。
5、 酸酐固化体系:酸酐与环氧树脂的固化是与羟基进行反应,反应很慢,往往需高温固化,甚至在200℃下进行,若在酸或碱催化剂存在下,反应很快。其涂膜具有较好的机械强度和耐热性,但固化后漆膜含有酯键,易受碱的侵蚀。该体系常用作环氧粉末涂料、卷材涂料的固化剂,并配以咪唑类固化剂。
6、 多异氰酸酯固化剂:多异氰酸酯可同环氧树脂链上的羟基起反应。优于环氧链上的羟基数目随环氧树脂相对分子质量的增大而增多,因此异氰酸酯适合于同相对分子质量高的环氧树脂溶液(约30%的环氧树脂含量)起固化反应,固化物有良好的耐酸性。异氰酸酯同环氧树脂中羟基的反应活性高,可在低温下进行,特别适用于零度以下的固化。

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聚氨酯弹性体工艺流程 一、 聚氨酯弹性体的概述 二、 聚氨酯弹性体的主要原料 三、 聚氨酯弹性体主要生产设备 四、 模具的加工 五、 聚氨酯弹性体生产工艺流程 六、 生产过程中注意事项 一、 聚氨酯弹性体的概述 所谓弹性体是指玻璃化温度低于室温,扯断伸长率>50%,外力撤出后复原 性比较好的高分子材料,而玻璃化温度高于室温的高分子材料称为塑料。在弹性 体中,其扯断伸长率较大(>200%) 、100%定伸应力较小(如<30Mpa) 、弹 性较好的可称为橡胶。所以弹性体是比橡胶更为广泛的一类高分子材料。 聚氨酯弹性体,又称聚氨酯橡胶,是一类在分子链中含有较多的氨基甲酸酯 (-NHCOO-)特性基团的弹性聚合物材料。它们通常由多异氰酸酯和低聚物多 元醇以及多元醇或芳香族儿二胺等制备。 聚氨酯弹性体是弹性体中比较特殊的一大类,其原材料品种繁多,配方各种 各样,可调范围很大。聚氨酯弹性体硬度范围很宽,低至绍尔 A10 以下的低模 量橡胶,高至绍尔 D85 的高抗冲击橡胶弹性材料。所以聚氨酯弹性体的性能范 围很宽,是介于从橡胶到塑料的一类高分子材料。 二、聚氨酯弹性体主要原材料 聚氨酯弹性体用的原料主要是三大类,即低聚物多元醇、多异氰酸酯和扩 链剂(交联剂) 。除此之外,有时为了提高反应速度,改善加工性能及制品性能, 还需加入某些配合剂。下面只对生产的聚氨酯鞍座所用原材料进行具体描述。 反应过程: 多元醇与二异氰酸酯反应, 制成低分子量的预聚体; 经扩链反应, 生成高分子量聚合物;然后添加适当的交联剂,生成聚氨酯弹性体。其工艺流程 如下: 扩链剂 多元醇 预聚体 浇注 硫化 二异氰酸酯 2.1 低聚物多元醇 聚氨酯用的低聚物多元醇平均官能度较低,通常为 2 或 2~3.相对分子质量 为 400~6000,但常用的为 1000~2000.主要品类有聚酯多元醇、聚醚多元醇、 聚 ε-己内酯二醇、聚丁二烯多元醇、聚碳酸酯多元醇和聚合物多元醇等。它们在 合成聚氨酯树脂中起着非常重要的作用。一般可通过改变多元醇化合物的种类、 分子量、官能度与分子结构等调节聚氨酯的物理化学性能。 2.1.1 聚酯多元醇 聚酯多元醇简称聚酯,是聚氨酯弹性体最重要的原料之一。它是由二元羧酸 和多元醇缩聚而成,最常用的二元羧酸是己二酸,最常用的多元醇有乙二醇、丙 二醇、丁二醇、二乙二醇。此外,一些特殊聚酯还用戊二醇、乙二醇、三羟甲基 丙烷、 甘油等多元醇。 由于可用的多元醇品种多, 所以聚酯的分子结构多种多样, 品种牌号也较多。为了得到端羟基聚酯,必须用过量的多元醇与二元羧酸反应。 一般采用间歇法生产聚酯。其反应过程分为酯化反应和酯交换反应两个阶段。生 产装置大同小异,一般工艺流程,主要设备包括缩合釜、分馏冷凝器、冷凝器、 计量罐、 真空系统、 加热冷却系统和控制系统。 整个系统的气密性要求十分严格。 缩合釜搅拌轴可采用端面机械密封。 加料顺序先加多元醇和配合剂, 后加已二酸, 然后充氮。酯化反应从加热升温开始到 220~250℃后约 1h 基本完成。此阶段主 要是常压脱水过程,生成低分子聚酯和缩合水。当升温到 135℃左右时酯化反应 最激烈,生成大量缩合水。由于缩合水的蒸发会发生大量气泡上升,用 1,4-丁 二醇和 1,6-乙二醇为原料时气泡尤为激烈。此时应及时调节加热功率,控制冷 凝器出水速度,防止大量水蒸气将大量分子多元醇带出分馏冷凝器。激烈反应过 后 , 维 持 适 宜 的 出 水 速 度 , 逐 渐 将 反 应 温 度 升 到 220~250 ℃ . 当 酸 值 降 至 30mgKOH/g 左右或出水量约等于理论水量时,由于混合物中的羟酸很少,酯化难 以继续进行,出水基本停止,酯化反应阶段基本结束。 本次聚氨酯鞍座中所选用的低聚物多元醇为聚酯多元醇,牌号为 ODX-218, 分子量 2000。 2.2 多异氰酸酯 多异氰酸酯品种也不少,但产量最大的只有两种,即二苯基甲烷二异氰酸 酯(MDI)及其聚合物多苯基多亚甲基多异氰酸酯(PAPI)和甲苯二异氰酸酯 。多异氰酸酯我们采用德国拜耳的 TDI-100。 (TDI) TDI 是以甲苯为基本原料,用硝酸和硫酸的混合物进行硝化生成二硝基甲 苯,然后溶于甲醇中,在雷尼催化剂和 15~20Mpa 的氢气压下进行加氢还原成甲 苯二胺(TDA) ,在经光气化制得的。 甲苯硝化的第一阶段生成邻位、对位、间位三种硝基甲苯异构体混合物,且 其含量分别为 55%~60%、35%~40%和 2%~5%。异构体的含量几乎不受反应条件的影 响。将上述单硝基甲苯混合物进行不硝化生成 2,4-二硝基甲苯和 2,6 二硝基甲 苯,其比例为 80/20,再经还原和光化制得 80/20TDI(T-80)。如单硝基甲苯混合 物现经结晶分离出纯的邻位和对位单硝基苯,再分别进行第二次硝化和还原,光 化,可制得 65/35TDI(T-65)和纯 2,4-TDI(T-100) 。生产过程见下图: 化学反应方程式: 异氰酸酯的反应是有有机酸酯与氰酸钾而得: R2SO4+KCNO→2RNCO+K2SO4 甲苯 硝基甲苯异构体混合物 结晶 80%2,4-二硝基甲苯 20%2,6 二硝基甲苯 邻硝基甲苯 结晶 对硝基甲苯 65%2,4-二硝基甲苯 35%2,6-二硝基甲苯 80%2,4-二硝基甲苯 20%2,6-二硝基甲苯 2,4-二硝基甲苯 65%2,4-二氨基甲苯 35%2,6-二氨基甲苯 粗 T-80 2,4-二氨基甲苯 T-80 粗 T-65 粗 T-100 T-100 T-65 TDI 产品中 T-80 占绝大部分,主要用于软质泡沫塑料,约占软质泡沫塑料 产量的 31.5%,其次是聚氨酯涂料、胶粘剂和弹性体,T-100 产量主要是用于生 产聚氨酯预聚体及聚氨酯弹性体。T-65 基本上不生产了被 T-80 代替。 2.3 扩链剂与交联剂 扩链剂与交联剂是具有不同化学作用的助剂,在聚氨酯弹性体的合成中, 扩链剂参与化学反应,是聚合物分子增长、延伸;交联剂参加化学反应,不仅使 聚合物分子增长、 延伸, 同时还能在聚合物链中产生支化, 产生一定的网状结构, 进行交联反应,一般扩链剂多为二元醇或二元胺类化合物。二元以上醇类和胺类 化合物则具有扩链和交联的双重功能。 聚氨酯弹性体制备中所需的扩链剂和交联剂都有一定的要求, 特别要求含水 量低于 0.1%,若达不到该指标都要进行处理。 一般使用的二元胺类扩链剂都是芳香族的,最常用的是 3,3’-二氯-4,4’二苯基甲烷二胺(商品名为 MOCA) 。 MOCA 是聚氨酯弹性体的扩链剂和交联剂,特别是对于浇注型聚氨酯弹性 体一般都用它,在 MOCA 的结构中氨基邻位苯环上的氯原子取代基,使氨基电 子云密度增加,降低了氨基与异氰酸酯的反应速率,从而延长了釜中寿命,这对 于浇注聚氨酯弹性体制品是极其重要的。 我们加工浇注制品时,通常将 MOCA 的用量控制在理论用量的 90%上下, 其目的就是要使加工的制品具有相当的交联密度, 以改善制品的压缩永久变形和 耐溶胀等性能。 本次聚氨酯弹性体所选用的 MOCA 是苏州湘原Ⅱ型 MOCA. 2.4 其他助剂 助剂是橡胶工业的重要原料,用量虽小,作用却甚大,聚氨酯弹性体从合成 到加工应用都离不开助剂。聚氨酯弹性体助剂种类很多,可根据制品的不同要求 适量加入。下面简单描述聚氨酯鞍座所用到的主要助剂。 2.4.1 脱模剂 它是生产聚氨酯弹性体制品时离不开的操作助剂。 聚氨酯是强极性高分子材 料,它与金属和极性高分子材料的粘结力很强,不用脱模剂,制品很难从模具中 脱出。 常用的脱模剂共有四种: 第一类是硅橡胶、硅酯,用甲苯、二氯甲烷、三氯甲烷、汽油等溶剂溶配成 溶液,涂擦或喷涂在模具中。硅油也可做脱模剂,不过在热压硫化时不够理想。 第二类是水做溶剂的新产品。 第三类是常压下用的脱模剂,像液体石蜡、真空泵油、凡士林等。 第四类脱模机就是内脱模剂。 2.4.2 着色剂 聚氨酯弹性体制品五颜六色, 美观大方的外观靠的是着色剂。 着色剂有两种, 有机染料和无机颜料,有机染料大部分用于热塑性聚氨酯制品中,装饰美化注射 件和挤出件。弹性体制品的着色一般有两种方式:一种是将颜料等助剂和低聚物 多元醇研磨成色浆母液,然后将适量的色浆母液与低聚物多元醇搅拌混合均匀, 再经加热真空脱水后与异氰酸酯组分反应生产制品, 如热塑性聚氨酯色粒料和彩 色铺装材; 另一种方法是将颜料等助剂和低聚物多元醇或增塑剂等研磨成色浆或 色膏,经加热真 空脱水,封装备用。使用时,将少许色浆加入预聚物中,搅拌 均匀后再与扩链交联剂反应浇注成制品。此法主要用于 MOCA 硫化体系,色浆 中颜料含量约占 10% -30%,制品中色浆的添加量一般在 0.1%以下。 三、聚氨酯弹性体主要生产设备 浇注型弹性体制品具有承载能力大,抗撕裂强度高,耐磨、耐油和硬度可调 节范围广的特点。根据不用的原材料和工艺条件,设计制造适于聚氨酯弹性体的 生产设备。 3.1反应釜 3.1反应釜 3.1.1 用途 用于聚酯(聚醚)多元醇脱水和预聚体聚合、脱泡,是聚氨酯 橡胶生成的重要设备之一。反应釜型号规格为2.5T,数量2台。 3.1.2 操作方法 反应釜结构一般采用不锈钢内胆,附加热夹套及外包聚氨 酯硬泡绝热层的三层结构反应釜, 附有搅拌、 电加热油循环及控温系统, 真空缓冲罐及真空泵系统。反应釜上有进料、出料、观察、测温及真空、 安全放空及抽真空等工艺管孔,其容积由要求的产量而定。常用容积有 80L、120L、200L等。 3.2 弹性体浇注机 弹性体浇注机 3.2.1 用途 可用于 TDI、MDI 等预聚体的胺交联或醇交联体系的 CPU 制品 生产,与人工浇注相比,浇注机浇注质量稳定,生成效率高。弹性体浇注机型号 为 CPU20F(两组份系列),数量 5 台 3.2.2 操作方法 预聚体和扩链剂的混合方式可分为手工和机械两种。在批 量较小时,多采用手工、间歇式混合,所用容器根据预聚体数量选择,混合时必 须根据预聚体、 扩链剂的品种, 活性基团含量及温度, 考虑反应放热的激烈程度、 釜中寿命以及制品所需要的数量等因素,酌情确定预聚体的加入量。这是因为预 聚体和扩链剂反应为放热反应,在它们混合时会放出大量的热,加速反应时系统 黏度急剧上升,原料数量越多,反应让热越激烈,黏度上升越快,物料上升越困 难。因此,在使用手工混合数量较大的预聚体和扩链剂时,常会出现混合胶料倒 不出来的现象,有时虽然勉强倒入模腔,但因物料局部过热,也会对制品性能及 其均一性造成一定影响。 因为上述原因,对大量的教主聚氨酯生产均采用机械连续混合方式,进行预 聚体和扩链剂的连续混合、连续浇注操作。典型的机械混合设备即浇注机。 3.3 真空泵 3.1 用途 用于对所制得的聚氨酯预聚体真空脱气泡。真空泵型号为X-15, 数量3台。 3.2 操作方法 预聚体进行升温加热后,对其抽真空脱气泡,只有充分混合 后尽量将预聚体中的气泡抽出,制得的产品才能够达到预期的物理和化 学性能,制得的产品才能够合格。 3.4预熟化加热设备 3.4预熟化加热设备 4.1 用途: 用于模型预热和聚氨酯的定型、硫化等程序。 4.2 操作方法 该设备一般有为卧式烘箱和硫化平板,可视模具的大小而 定制品所需成型压力,其中,卧式烘箱操作简单,现主要介绍硫化平板 的使用方法。首先,根据工艺条件,调节液压系统的工作压力和热板的 加热温度, 将模具清理后置于热板上 进行预热。 检查所需半成品胶料。 从热板上取下模具,打开上模将胶料注入模具型腔,将上模板放到模具 上并置于热板上。注意模具应放置在热板中央位置。启动油泵电机,升 起热板进行合模,并保压硫化。 3.5试验机 能满足用户多需要的工艺条件(粘度、压力、温度、混合比及吐出量 等)。主要有拉力检测仪、耐磨检测仪、耐老化检测仪等。 四、模具的加工 4.1.模具 模具 模具的加工是制作聚氨酯弹性体另一较重要的部分。制得产品尺寸是否合格 完全由模具来体现,所以模具的加工也不能小视。 模具是由钢材、铝制作的,为了延长模具的寿命,最好使用渗碳钢。也可用 固体聚氨酯、硅橡胶、聚酯或环氧树脂、玻璃纤维增强塑料等来制作模具。 用钢材、铝和渗碳钢加工模具,建议在两块平行的模板之间开设若干 0.1mm 的气眼,以利于气泡及时排出。 4.2.收缩率 收缩率 所有类型的聚氨酯弹性体脱模后均会产生某些收缩现象,其标准收缩率范围 是 0.9%~2.0%,所以在制作模具时应对此加以考虑。特别是对那些精密机械的 弹性体,设计模具时应准确地计算出制品的收缩余量。 4.3.钢制模具的清理和清洗 钢制模具的清理和清洗 一般清理模具上的黏着物时,用铜制小边铲轻轻去除黏结物。需要清洗的模 具,先用水洗,再用汽油或丙酮等有机溶剂擦洗,干燥后涂覆脱模剂放置备用。 4.4.聚氨酯弹性体的后硫化 聚氨酯弹性体的后硫化 聚氨酯弹性体的后硫化也叫陈化。 不管是 TPUR,还是 MPUR 和 CPUR 的试 片, 不能硫化后就去测试, 一定要进行后硫化, 一般试片的户硫化条件为 60~80℃ 下 16~24h 或室温下防止 7~10 天后再进行测试。 后硫化后测试的性能是稳定的。 同样,PUR 的各种制品也是应该经过后硫化后才能使用的。 五、聚氨酯弹性体生产工艺流程 聚氨酯弹性体的制造一般采用两种工艺路线:预聚法和一步法。浇注型弹性 体多采用二步法(预聚体法) ,少部分采用一步法(如低模量产物) 。 浇注型聚氨酯弹性体(简称 CPU)——是聚氨酯弹性体中应用最广、产量 最大的一种; 进行浇注和灌注成型,可灌至各种复杂模具的制品。 5.1 一步法预聚体的合成 聚氨酯浇注胶(CPUR)一步法合成是将聚合物二元醇、二异氰酸酯和扩链剂 放在一起,经充分混合后浇入磨具中加热固化,待尺寸稳定后进行后硫化,后硫 化温度条件为 100℃下 3-24h,详见如下图: 聚合物二元醇 二异氰酸酯 扩链剂 充分混 合后脱 泡 模 具 升 温 催化剂或阻聚剂 后硫化 脱 模 一步法合成 CPUR 一般物性不佳,只有在聚合物多元醇类的羟值>2 时, 或多异氰酸酯的-NCO 数>2 时,用一步法合成最合适,如软泡塑料和硬泡塑料 等,采用一步法。聚合物多元醇及多异氰酸酯的羟基数都等于 2 的原料,最好采 用预聚合物合成 CPUR。 5.2 二步法预聚体的合成 制作较大的聚氨酯制品时,单纯用多异氰酸酯和聚合物多元醇一步法反 应,要放出大量的热,使制品内部受热老化,同时分解放出低分子物,使制 品内部形成泡沫,制品变成废品。所以特大件浇注型聚氨酯制品不能用一步 法进行生产。由预聚体预聚法合成聚氨酯浇注胶制品,生产过程中操作平稳, 没有过热现象。所以本产品采用二步法(预聚法)合成。 将聚合物二元醇和二异氰酸酯制成预聚体放在一起充分混合, 经真空脱泡后 注入模具注入模具固化,而后硫化得产品,详见如下图: 聚酯多元醇 预聚体( 聚氨酯胶) 预聚体(AOBO 聚氨酯胶) TDI-100 注:用户可根据自己的操作条件和经验,适当增减其中的程序, 以保证提高生产效率或提高产品的精度。 首先将聚酯在 130℃下减压脱水,将脱水的聚酯原料(60℃时)加入到盛有 配合量 TDI-100 反应容器内, 在充分搅拌的情况下合成预聚体。 合成反应是放热 的,应注意控制反应温度在 75℃-82℃范围内,反应 2h 即可。然后将合成的预 聚体置于 75℃真空干燥箱内,并且抽真空脱气 2h 后备用。 然后将预聚体加热到 100℃,并抽真空(真空度-0.095mpa)脱气泡,称取 交联剂 MOCA,用电炉加热 115℃熔化,模具涂上适宜的脱模剂预热(100℃), 脱气后的预聚体和熔化后的 MOCA 混合,混合温度 100℃,并搅拌均匀,将搅 拌均匀后的混合物再次抽真空脱气泡,将搅拌均匀脱完气泡的混合物,快速浇注 到已经预热的模具中,得混合物不流动或不粘手(凝胶状)时,合上模具,置于 硫化机中进行模压硫化(硫化条件:硫化温度 120-130℃,硫化时间,对于大而 厚的弹性体, 硫化时间在 60min 以上, 对于小而薄的弹性体, 硫化时间在 20min) , 后硫化处理,将模压硫化后的制品放在 90-95℃(特殊情况下可在 100℃)烘箱 内继续硫化 10h,然后在室温放置 7-10 天完成熟化,最后制的成品。 根据以上加工过程,可推算出一副聚氨酯弹性体模具,每天产能最多可达到 8 个/天。 六、聚氨酯弹性体加工过程中操作要点 6.1 温度控制 合成预聚体时, 温度控制在 75-82℃之间, 高了会使合成的预聚物性能下降, 低了会延长聚合时间。与 MOCA 混合时的预聚体温度控制在 90-110℃之间,高 了会降低产品硬度和强度,低了会增大聚合物的黏度,不利于浇注操作。硫化时 间控制在 130℃,高了会使 MOCA 分解,不利于交联反应,同时会增加其他副 反应;低了会延长模压成型时间。MOCA 的熔化温度,控制在刚融化为液体即 可,不能继续加热,否则液体 MOCA 的颜色变深、分解,影响制品性能。 6.2 时间控制 合成反应 2h,间歇式抽真空 2h 即可。然后密封后置于常温下保存,预聚体 合成在 75℃下不能超过 4h,更不能在高温 100℃下超过 2h,否则会降低产品的 性能。浇注要在 1-2min 内完成,因为预聚体和 MOCA 混合后稳定期很短,一般 只有 4-5min,否则混合物凝固就无法进行浇注。模压硫化时间针对产品的形状 和大小而定,一般在 15-30min 之间,要保证制品模压成型。遇到大件产品,时 间要更长,需要 2-3h。 6.3 预聚体的脱气 脱气的好坏是浇注聚氨酯弹性体制造成败的关键。一般需要控制 2 个环节, 预聚体合成后在静置时,75℃真空脱气,将预聚体中大部分气体除去;预聚体与 MOCA 混合之前,需要加热到 100-110℃,高温脱气;同时抽真空(-0.095mpa) 脱气 10min,而后取出搅拌一下将底部气泡翻到上边,再抽真空脱气 10min,将 预聚体中的气体排出干净才能与硫化剂混合浇注产品。

⑨ 环氧煤沥青防腐漆的区别

聚氨酯防腐漆与环氧煤沥青防腐漆的区别:
聚氨酯防腐漆品种多样,可适合多种用途。双组分、室温固化的羟基型聚氨酯涂料是聚氨酯防腐漆的主要品种。具有突出的耐候性和耐油性。环氧煤沥青防腐漆是由环氧树脂、煤焦油沥青、防锈颜料、助剂、改性胺配制而成。
产品具有干燥迅速,附着力好、柔韧性好,双组分包装、施工方便。具有可调节的优良综合性能,既可形成刚性,也可形成弹性的涂料。还有优良的韧性、耐磨性及低温固化性等。配方的适应性宽,既可与各种树脂、添加剂复配,改善性能,又有利于配制各种环保型涂料。
由于涂料中的异氰酸酯基(—NCO)组分的易挥发性和易反应性,在涂料的加工、运输、储存和施工中应充分注意。聚氨酯防腐漆的组成聚氨酯是指分子结构中含有氨基甲酸酯键的高聚物。氨基甲酸酯键由异氰酸基和羟基反应形成。故聚氨酯树脂的单体是多异氰酸酯和多羟基化合物。多异氰酸酯有芳香族和脂肪族两类。由于前者较廉价,常温下反应活性较大,故在防腐漆中大多数采用前者而很少采用后者,后者仅在有装饰性要求的户外涂装的面漆中才采用,为了改善储存、施工和涂料膜性能,常将多异氰酸酯单体制成含游离异氰酸基的聚氨酯预聚物或加成物。
除了可用多羟基化合物固化多异氰酸酯外,其他含活性氢的化合物均能与之反应,其中以水和胺类为重要,因能在常温甚至低温下发生固化反应,但此时反应形成的是取代脲键。聚氨酯防腐漆的适应性和综合性能好,能适应复杂多变的工作条件。
聚氨酯防腐漆近年因在多方面取得长期效果而受到重视,已与环氧树脂和氯化橡胶一起称为最重要的高效防腐漆。环氧煤沥青防腐漆具有耐酸、耐碱、耐盐、耐水、耐油等特点。该漆综合了环氧树脂的机械强度高、粘接力大、耐化学介质浸蚀和沥青的耐水、抗微生物、抗植物根系的特点,是一种高性能的防腐绝缘涂料,该产品有良好的耐化学药品性、耐水性。适用于输油、输气、输水管道,自来水、煤气、管道、炼油厂、化工厂、污水处理厂的设备和管道的防腐,亦可作为海洋石油钻井平台及船舶水下部的防腐及矿山、井下设施的防腐。

⑩ 水性聚氨酯怎样做到先亲水再疏水的

1 概述

聚氨酯即由多异氰酸酯与多元醇反应而形成的以氨基甲酸酯重复的结构单元。聚氨酯树脂具有软硬度可调、耐磨、耐溶剂、耐低温及与大多数材料有粘接性等特点,近年来发展相当迅速,而水性聚氨酯则兼具无毒、不易燃烧、对环境友好等优点,因而越来越受到人们的重视,开发并应用水性聚氨酯将成为今后聚氨酯工业的发展趋势[1]。
本课题研究的是阴离子型水分散聚氨酯涂层,经该涂层处理的织物具有防水透湿的功能。

2 原理

由于聚氨酯树脂疏水性很强,既不溶于水中,也很难分散于水中,而异氰酸酯基团与水的反应活性很大,所以直接制备水性聚氨酯很难实现。因此,要制取水性聚氨酯首先要在聚氨酯大分子链上引入亲水基团(如羧酸基、磺酸基团),然后再将其分散于水中,制得水分散聚氨酯[2]。为了提高水性聚氨酯涂层的性能,可在上述体系中引入封闭剂,即封闭剂与预聚体中的部分异氰酸基(-NCO)反应生成氨酯键,而氨酯键在加热的条件下又裂解生成异氰酸酯(解封闭),再与织物上的羟基反应生成聚氨酯[3]。这样就增加了聚氨酯涂层与织物的结合力。

3 试验

3.1 主要原材料
原料名称与规格 生产单位
异氰酸酯 工业级 大连化工厂或进口
聚醚多元醇 工业级 天津化工三厂
扩链剂 化学纯 宜兴市第二化学试剂厂
亲水剂 化学纯 上海试剂一厂
中和剂 化学纯 上海试剂一厂
丙酮 工业级 高桥化工二厂
3.2 工艺流程
3.3 制备方法
在不锈钢反应釜中加入已经脱水处理的聚醚多元醇(异氰酸酯遇水反应生成脲,因此聚醚在使用前要作脱水处理),在搅拌下加入异氰酸酯和催化剂,升温至一定温度,保温1个小时,制得预聚体。将预聚体用丙酮稀释,加入扩链剂进行扩链并使聚氨酯大分子链上引入亲水基团,中和后使其成为离子体,最后加水乳化,脱去溶剂后制得水性聚氨酯涂层。

4 产品性能

产品性能见表1。
表1 铁锚111、112、113水分散聚氨酯涂层性能

5 应用

水性聚氨酯可广泛用作尼丝纺、真丝、棉、帆布、涤棉等织物的涂层。经涂层整理后的织物具有防水透湿、表面柔软、富有弹性的功能。该涂料适用于做滑雪衫、风雨衣、茄克衫等服装面料及帐篷、防油布等工业用布,也可用于混纺织物仿毛整理,是一种高档的整理剂。

6 结果与讨论

6.1 -NCO/-OH值的确定
芳香族异氰酸酯的苯环结构与扩链剂组成了聚氨酯大分子链中的硬段,使材料具有刚性和强度。大分子量的聚醚多元醇具有柔软性,有很低的玻璃化温度,构成了聚氨酯大分子链中的软段,使材料具有柔软性。不同的异氰酸酯与羟基比可得到不同性能的材料,如-NCO/-OH值减小,柔软性增加;-NCO/-OH值增大,刚性增大,提高材料的刚性和牢度。此外,透湿性与-NCO/-OH值有关,-NCO含量增多,扩链剂中的亲水基团量增大,透湿率增大;但其过多,成膜后会手感发粘。当-NCO/-OH=1/2时,分子链两端以-OH结尾,聚合度最小。当-NCO/-OH=2,分子链两端以-NCO结尾,同样聚合度也是最小。当-NCO/-OH=1时,无限度聚合,反应难于控制。-NCO/-OH对涂层质量的影响见表2。
表2 -NCO/-OH对涂层质量的影响
由上表可知,-NCO/-OH比值越接近于1,分子量越大,体现在涂层的性能上是耐水压越高,但粘度增大,不利于反应的控制。
因此,选择合适的-NCO/-OH值,可得到既富有弹性、手感柔软、透湿性又好的水性PU涂层。
由实验得出,水性聚氨酯涂层-NCO/-OH值以控制在1.20~1.80之间为好。
6.2 -NCO%含量的控制
我们在实际生产中,采用了中间控制预聚体中异氰酸根百分含量(-NCO%,m/m)的方法,以稳定生产工艺。
-NCO%含量的中间控制,在整个反应过程中显得尤为重要,它不仅关系到整个反应能否顺利进行,而且还直接影响涂层的质量。
-NCO%含量增加,膜的拉伸强度增加,延伸率下降。从结构上分析,-NCO%含量增高,硬段(异氰酸酯)增加,软段减少,因此膜的拉伸强度增加,同时硬脆性增加,延伸率下降(见表3)。
表3 -NCO%含量对反应过程的影响
因此,-NCO%含量(m/m)一般宜控制在2.00%~2.80%。
6.3 温度对预聚反应的影响
由于催化剂的加入,大大地增加了异氰酸酯的反应活性。如果温度过高,将有较多的副产物产生,导致凝聚,同时过高的反应温度会导致异氰酸酯自聚。温度过低,则反应不完全。表4为在实验中测得的在一定配比、一定反应时间、不同温度下-NCO%的含量,从而反映出反应的完全程度。
表4 反应温度对预聚体的影响
由表4可见,反应温度低于45℃时,反应不完全。温度高于60℃,则反应难于控制,这主要是由于温度过高时,预聚反应发生支链反应和异氰酸酯产生自聚。因此温度应控制在50~60℃。
6.4 涂布工艺对耐水压的影响
(1)不同基布对耐水压的影响见表5。
表5 基布对耐水压的影响
由此可见,织物的疏密程度直接影响耐水压,密度高耐水压高,密度低耐水压低。
(2)上胶量对耐水压的影响见表6。
表6 上胶量对耐水压的影响
注:基布为尼丝纺(S2438)T=190根/厘米2
由表6可得出,耐水压与上胶量有关,上胶量多耐水压高,上胶量少耐水压低。

7 结论

(1)-NCO/-OH(-NCO%)大小与涂层的性能有关,选择范围为:
-NCO/-OH=1.20~1.80
(2)-NCO%含量控制可作为在生产过程中中间控制的依据。
(3)温度对预聚反应的影响较大,温度过高产生支链反应,温度过低反应不完全。温度宜控制在50~60℃。
(4)涂布工艺影响涂层材料的耐水压。
同一基布:上胶量大,耐水压高;上胶量小,耐水压低。
不同基布、相同上胶量:基布疏,耐水压低;基布密,耐水压高。

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