聚氨酯 是什么

初中化学老师

聚氨酯，是在大分子主链中含有氨基甲酸酯基的聚合物称为聚氨基甲酸酯，简称聚氨酯。聚氨酯分为聚酯型聚氨酯和聚醚型聚氨酯两大类。聚酯型是以二异氰酸酯和端羟基聚酯为原料制备的聚氨酯。聚醚型聚氨酯是以二异氰酸酯和端羟基聚醚为原料制备的聚氨酯。

合成聚氨酯的原料
合成聚氨酯的主要原料是有机多元异氰酸酯和端羟基化合物。
异氰酸酯
应用于聚氨酯树脂的有机多元异氰酸酯，按-NCO基团的数目可分为二元异氰酸酯、三元异氰酸酯及聚合型异氰酸酯三大类。其中最重要的是甲苯二异氰酸酯，共有3种规格：
TDI一100：含100%的2，4一甲苯二异氰酸酯。
TDI一80：含80%的2，4一甲苯二异氰酸酯，20%的2，6一甲苯二异氰酸酯。
TDI一65：含65%的2，4一甲苯二异氰酸酯，35%的2，6一甲苯二异氰酸酯。
这3种规格的TDI是由于原料甲苯二胺的制法不同分别制得的。
端羟基化合物
端羟基化合物有两类，即端羟基聚酯和端羟基聚醚。
①端羟基聚酯二元酸和过量的二元醇经混缩聚反应制得，其相对分子质量为1000~3000的蜡状或液态低聚物。聚合反应简式可表示为：



②端羟基聚醚端羟基聚醚是以环氧乙烷、环氧丙烷或四氢呋喃等环氧化合物为单体，用丙二醇、丁二醇、甘油等化合物为起始剂，经离子开环聚合反应制得。
如端羟基聚四氢呋哺的制备：四氢呋喃为五元环单体，环张力较小，聚合活性较低，反应速度较慢，在较强的含氢酸高氯酸催化作用下，用醋酸酐作载体，进行阳离子开环聚合，可以合成相对分子质量为1000~3000的端羟基聚四氢呋喃。
反应简式可表示为：

聚氨酯合成原理
合成聚氨酯的反应包括初级反应和次级反应。
初级反应
初级反应包括预聚反应和扩链反应。
①预聚反应端羟基聚合物和过量的二异氰酸酯通过逐步加成聚合反应生成含有异氰酸基端基-N=C=O的低聚体的反应，反应简式为：



②扩链反应预聚体与含有活泼氢的化合物（如水、胺类和联苯胺类等化合物）反应生成取代脲基，使相对分子质量增加。扩链反应只与预聚体的端基有关，扩链反应可表示为：



次级反应
次级反应包括两种，即生成脲基甲酸酯基的反应和生成缩二脲基的反应。
①生成脲基甲酸酯基的反应体系中存在的过量的-NCO端基和主链上的氨基甲酸酯基-NHCOO-反应生成脲基甲酸酯基而交联：



②生成缩二脲基的反应体系中存在的过量的-N=C=O端基和扩链反应中形成的取代脲基-NHCONH-反应，生成缩二脲基而交联，即



通过次级反应，聚合物的分子结构由线型结构变为体型结构，因此，次级反应也就是固化反应。由于反应条件不同、二异氰酸酯的种类不同、二异氰酸酯与端羟基化合物的比例不同、端羟基化合物的种类、端羟基化合物的相对分子质量不同，聚氨酯的结构有很大差别。
因此，聚氨酯的结构也很难用一个确切的结构式表示。但其大分子结构中必定有异氰酸酯端基、酯基或醚键、氨基甲酸酯基、取代脲基、脲基甲酸酯基和缩二脲基。

聚氨酯的性能及应用
由于聚氨酯大分子中含有的基团都是强极性基团，而且大分子中还含有聚醚或聚酯柔性链段，使得聚氨酯具有以下特点：
①较高的机械强度和氧化稳定性；
②具有较高的柔曲性和回弹性；
③具有优良的耐油性、耐溶剂性、耐水性和耐火性。
由于聚氨酯具有很多优异的性能，所以其具有广泛的用途。
聚氨酯主要用作聚氨酯合成革、聚氨酯泡沫塑料、聚氨酯涂料、聚氨酯粘合剂、聚氨酯橡胶（弹性体）和聚氨酯纤维等。此外，聚氨酯还用于土建、地址钻探，采矿和石油工程中，起堵水、稳固建筑物或路基的作用；作为铺面材料，用于运动场的跑道、建筑物的室内地板等。

奥达力专治颈腰

聚氨酯材料是目前国际上性能最好的保温材料。主链含—NHCOO—重复结构单元的一类聚合物 。英文缩写PU。由异氰酸酯（单体）与羟基化合物聚合而成。由于含强极性的氨基甲酸酯基，不溶于非极性基团，具有良好的耐油性、韧性、耐磨性、耐老化性和粘合性。用不同原料可制得适应较宽温度范围 （－50～150℃） 的材料 ，包括弹性体、热塑性树脂和热固性树脂。高温下不耐水解，亦不耐碱性介质。
常用的单体如甲苯二异氰酸酯、二苯甲烷二异氰酸酯等。多元醇分3类：简单多元醇（乙二醇、丙三醇等） ；含末端羟基的聚酯低聚物，用来制备聚酯型聚氨酯；含末端羟基的聚醚低聚物，用来制备聚醚型聚氨酯。聚合方法随材料性质而不同。合成弹性体时先制备低分子量二元醇，再与过量芳香族或者脂肪族异氰酸酯反应，生成异氰酸根（-NCO）为端基的预聚物，再同多元醇扩链，得到热塑弹性体；若用二元胺扩链并进一步交联，得到浇铸型弹性体。预聚物用肼或二元胺扩链，得到弹性纤维；异氰酸酯过量较多的预聚体与催化剂、发泡剂混合，可直接得到硬质泡沫塑料。如将单体、聚醚、水、催化剂等混合，一步反应即可得到软质泡沫塑料。单体与多元醇在溶液中反应，可得到涂料；胶粘剂则以多异氰酸酯单体和低分子量聚酯或聚醚在使用时混合并进行反应。
聚氨酯弹性体用作滚筒、传送带、软管、汽车零件、鞋底、合成皮革、电线电缆和医用人工脏器等；软质泡沫体用于车辆、居室 、服装的衬垫 ，硬质泡沫体用作隔热 、吸音、包装、绝缘以及低发泡合成木材，涂料用于高级车辆、家具、木和金属防护，水池水坝和建筑防渗漏材料，以及织物涂层等。胶粘剂对金属、玻璃、陶瓷、皮革、纤维等都有良好的粘着力。此外聚氨酯还可制成乳液、磁性材料等。