科普-聚氨酯是什么材料
什么是聚氨酯:
聚氨酯(PUR),也称为氨基甲酸酯,其特征在于含有氨基甲酸酯键: —NH—C(━O)—O—R'。 通过有机异氰酸酯基团(R—NCO)与羟基基团(R'—OH)就反应形成氨基甲酸酯 R—NCO + R'—OH ━ R—NH—C(━O)—O—R',那聚氨酯泡沫则称之为PUR泡沫。像许多其他聚合物系列一样,聚氨酯是根据将多元醇组分与异氰酸酯组分混合以生成氨基甲酸酯嵌段共聚物。 因多元醇和异氰酸酯的无限性,以及其他的应用和辅助材料,使聚氨酯成为一个多元化而蓬勃发展的新材料领域。
历史:
1942年Zaunbrecher和Barth发明了软质聚氨酯泡沫制品的第一项专利, 即在催化剂存在下混合:甲苯二异氰酸酯(TDI),羟基封端的聚酯多元醇(POLYESTER)和水,同时形成聚氨酯和生成气体的反应组成。 聚氨酯链是通过异氰酸酯(NCO)基与羟基(OH)反应形成的, 二异氰酸酯基团与水反应生成二氧化碳气体。早期的聚酯多元醇由于伯羟基含量高,与异氰酸酯反应后高度放热,在某些情况下会产生严重烧芯或起火,特别是大块海绵的生产,限制了其应用。
发展:
聚氨酯的广泛应用得益于多元醇的飞速发展,自聚醚多元醇被发明并投入使用以来,已成为聚氨酯泡沫工业中的核心材料。 在早期阶段,仅通过使用环氧丙烷(PO)作为单体来制备聚环氧丙烯多元醇(聚醚多元醇),聚醚的反应官能团主要是仲羟基,聚醚多元醇的反应性显著低于聚酯多元醇。自此以后,各种起始剂、不同官能度和分子量的聚醚多元醇不断被开发出来,后期又发展了聚环氧丙烯-环氧乙烷多元醇、聚合物多元醇(或接枝共聚多元醇)、PHD多元醇,让聚氨酯的应用更加丰富。
介绍:
早期的发泡工艺采取预聚体法,即将聚醚多元醇和二异氰酸酯先制成预聚体,然后在预计体中加入水、催化剂、表面活性剂、其他添加剂在高速搅拌下混合进行发泡,制备要求高,操作范围窄,发泡过程和发泡质量不易控制。当1,4-二氮杂双环[2,2,2]辛烷(DABCO固胺催化剂)发明被投入使用以来,预聚体法发泡工艺逐渐淘汰,一步法发泡成为主流并迅速发展。DABCO固胺催化剂加快了仲OH基团与NCO基团的反应,通过用量控制反应平衡,加速链增长和二氧化碳的释放。初期由于DABCO固胺催化剂的成本较高,也开发了其他催化剂组合,如由叔胺和锡催化剂组成的组合催化剂。后来有机锡催化剂有了长足的发展。
有机硅表面活性剂(硅油)的出现使聚氨酯泡沫行业有了长足的发展,聚氨酯泡沫的产品衍生出更多应用。由聚硅氧烷-聚氧化烯嵌段共聚物组成的有机硅表面活性剂,在软质泡沫应用中有效地促进了发泡稳定性;在硬质泡沫应用中,则提高了闭孔率和绝热性能。
总结:
聚氨酯泡沫是由固相和气相组成的聚合物材料被称为泡沫塑料。主要分为两类:热塑性泡沫和热固性泡沫。即通过在发泡剂存在下由多元醇与异氰酸酯反应制备的,多元醇的分子量和官能度影响所得的泡沫性能,异氰酸酯充当多元醇的固化剂。
聚氨酯泡沫在70多年前问世,构成了热固性泡沫行业中最大的细分市场,在各种泡沫密度下的柔软性,回弹性,刚度以及耐热性和阻燃性。这种多功能性源于分子设计的原料选择和发泡反应。这些泡沫的特征在于其物理性质的多功能性。
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