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摘 要

在合成聚氨酯化工行业中，两步法合成的中间产物聚氨酯预聚体对合成工艺以及泡沫制品的相关性能有着至关重要的影响，确定相对合适的反应温度以及影响泡孔和力学性能的机理，可以提高聚氨酯泡沫材料的相关性能，促进其开发与推广应用。在改变聚醚多元醇与TDI反应温度的情况下，本文主要研究了不同温度下的聚氨酯预聚体，测定其中脲基甲酸和缩二脲的含量，研究了-NCO与-OH的反应动力学规律，研究不同温度下聚氨酯样品泡孔形貌及均一性，以及力学性能的差异。结果表明：反应温度不断提高，反应2小时后，预聚体中游离的-NCO含量减少而脲基甲酸和缩二脲含量增加；80℃下所合成泡沫制品的泡孔完整、均匀性好、直径大小适中，力学性能较优异。

关键字：聚氨酯预聚体 温度 脲基甲酸和缩二脲 反应动力学

Influencing Factors of Polyurethane Foam Prepolymer Synthesis

Abstract

In the synthetic polyurethane chemical industry, the two-step synthesis of the intermediate polyurethane prepolymer on the synthesis process and the related properties of foam products have a crucial impact. Determining the relative reaction temperature and the mechanism of cell and mechanical properties can improve the performance of polyurethane foam and promote its development and popularization.In the case of changing the reaction temperature of the polyether polyol with the TDI reaction,in this paper, we mainly studied the polyurethane prepolymer at different temperatures.We studied the reaction kinetics of -NCO and -OH and the morphology and homogeneity of polyurethane and the mechanical properties.The results showed that as the reaction temperature increased, the content of free -NCO in the prepolymer decreased and the content of urease and biuret increased after 2 hours of reaction.At 80 ℃, the synthesized foam products have complete cells , good uniformity, moderate diameter and excellent mechanical properties.

Keywords: Polyurethane prepolymer;Temperature;Urethane and biuret;

Reaction kinetics

目 录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪 论 1

1.1 引言 1

1.2 聚氨酯及其预聚体简介 1

1.2.1 聚氨酯 1

1.2.2 聚氨酯预聚体 2

1.3 合成聚氨酯的主要原料 2

1.3.1 多异氰酸酯 2

1.3.2 多元醇 3

1.3.3 扩链剂 3

1.3.4 其它助剂 3

1.4 预聚体中-NCO和-OH的反应 5

1.4.1 -NCO的主要反应 5

1.4.2 影响-NCO和-OH反应的主要因素 5

1.5 本研究课题的相关内容和研究意义 6

1.6 本课题的创新之处 6

第二章 实验部分 8

2.1 实验原料与仪器设备 8

2.2 聚氨酯预聚体及聚氨酯泡沫样品的制备 9

2.2.1 聚氨酯预聚体制备 9

2.2.2 聚氨酯泡沫样品制备 9

2.3 工艺流程 10

2.4 -NCO含量以及脲基甲酸和缩二脲含量的测定 10

2.4.1 游离的-NCO含量测定 10

2.4.2 脲基甲酸和缩二脲含量测定 11

2.5 -NCO和-OH反应动力学的研究 11

2.6 泡沫孔径形貌分析及大小表征 12

2.7 拉伸性能测试 12

第三章 结果与讨论 14

3.1 不同反应温度对-NCO与脲基甲酸和缩二脲含量的影响 14

3.2 对-NCO与-OH反应动力学的研究 16

3.3 不同反应温度下聚氨酯泡沫样品孔径形貌分析及大小表征 18

3.4 不同反应温度对聚氨酯泡沫样品力学性能的影响 20

第四章 结论与展望 22

4.1 结论 22

4.2 展望 22

参考文献 23

致谢 25

第一章 绪 论

1.1 引言

随着大力开展有关石油化工下游产品的研究与探讨，工业化后的聚氨酯材料发展十分迅速，生产速度和合成量逐年增加，逐步朝着人们所需求的方向进行发展。和传统的高分子材料相比，它不需要先经过聚合物造粒，再通过后续步骤成型，最后得到所需要的成品。而是仅仅加入反应原料，一次性加工就可获得，过程相对简单易行，减少操作流程，缩短生产周期，节省了所需的人力、物力资源，生产效率也大幅度提高，产量得以增加。

目前，有关聚氨酯的合成与制备方法主要可分为一步法和两步法，其中两步法又称为预聚体法，即先由异氰酸酯和多元醇通过非等摩尔比反应合成聚氨酯预聚体( PPU) ，然后通过进一步扩链和交联制成胶粘剂、涂料和弹性体等^[1]。对聚氨酯预聚体造成影响的因素主要可分为水的含量、温度的高低以及原料的配比这三类。为了深入认识温度对预聚体结构及聚氨酯相关力学性能的影响，通过在不同温度下反应生成预聚体，并添加其它助剂生成聚氨酯泡沫材料。因为聚氨酯预聚体对聚氨酯泡沫材料的性能有着重要的影响，因此对预聚体中-NCO和-OH反应动力学的研究，可提高聚氨酯泡沫材料的相关性能，促进其开发与推广应用。

1.2 聚氨酯及其预聚体简介

1.2.1 聚氨酯

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