MDI型低粘度聚氨酸预聚体制备和性能

摘要

聚氨酯预聚体在胶粘剂、涂料、弹性体以及泡沫塑料领域的应用十分广泛。本文研究聚氨酯预聚体的合成条件对预聚体产品反应动力学、表观粘度和储存稳定性的影响。聚氨酯预聚体采用4，4-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)与聚丙二醇(PPG)为原料，通过本体聚合制备。论文首先研究了不同聚合温度条件下的预聚体产品性能，探讨了异氰酸酯和聚醚二元醇的反应动力学以及分子量的特征;其次，基于提高预聚体产物中三聚体含量的设想，研究了滴加方式对预聚体合成反应和产品性能的影响;鉴于反应过程中降低聚合温度有利于产品粘度降低，又研究了低温聚合时间的长度和在实验过程中不同阶段降低温度这两个因素对预聚体合成的影响;最后研究了不同的酸浓度对聚合过程动力学及预聚体分子量、粘度、储存稳定性的影响，为聚氨酯预聚体的工业生产提供工艺指导。
　　研究不同聚合温度条件下的预聚反应，发现MDI和PPG之间的预聚反应很好地符合二级反应动力学，反应速率随聚合温度的升高而升高，活化能Ea=62.38 kJ·mol-1。聚氨酯预聚体属假塑性流体，其粘度随剪切速率增大而降低，T+20℃、T+30℃下高温反应得到的预聚体储存稳定性较好。在T+10℃下采用不同加料方式，分别2小时、4小时滴加PPG，发现采用滴加方式合成的聚氨酯预聚体产品在储存过程中反应程度都会继续升高，这与一次性投料合成的产品储存过程中反应程度变化微小的情况不同。对于新合成的预聚体产品，采取滴加方式比一次性加料得到的粘度低，而且滴加时间越长，所得到的产品粘度越低，规律性明显。但是在储存期间滴加时间越长，预聚体粘度变化越大。而滴加中间降温的产品在每个时间点的粘度都是最低。降温的时间长度的增加有利于预聚体粘度的降低，而且在预聚体合成过程的后期降低温度，也能降低预聚体的粘度。酸度的提高将明显加速预聚反应，并且大大提高预聚体的粘度。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 前言

第二章 文献综述

2．1 聚氨酯简介

2．2 发展历程

2．3 聚氨酯化学

2．3．1 聚氨酯反应

2．3．2 聚氨酯的热分解

2．3．3 聚氨酯的水解

2．3．4 聚氨酯的光解

2．4 聚氨酯产品分类及应用领域

2．5 聚氨酯预聚体

2．5．1 聚氨酯预聚体简介

2．5．2 预聚体的合成

2．5．3 预聚体的性能对最终产品的影响

2．6 聚氨酯反应动力学

2．6．1 引言

2．6．2 动力学模型

2．7 本课题研究的目的和意义

第三章 聚合温度对预聚体反应及性能的影响

3．1 引言

3．2 实验方法

3．2．1 实验原料

3．2．2 实验装置及合成步骤

3．2．3 -NCO基团转化率的表征

3．2．4 预聚体的粘度测试

3．2．5 预聚体的分子量测试

3．3 结果与讨论

3．3．1 不同聚合温度下的反应程度-时间关系

3．3．2 反应动力学模型

3．3．3 聚合反应温度对预聚体粘度的影响

3．3．4 不同聚合温度对预聚体分子结构的影响

3．4 本章小结

第四章 加料方式对预聚体反应及性能的影响

4．1 引言

4．2 实验方法

4．2．1 实验试剂

4．2．2 实验仪器

4．2．3 实验步骤

4．3 结果与讨论

4．3．1 不同加料方式下的反应程度-时间关系

4．3．2 不同加料方式对于预聚体粘度的影响

4．3．3 不同加料方式下预聚体产品的分子量

4．4 本章小结

第五章 不同变温方案对预聚体反应的影响

5．1 实验方法

5．1．1 实验装置及合成步骤

5．2 结果与讨论

5．2．1 不同变温方案对反应程度-时间关系的影响

5．2．2 不同变温方案对预聚体粘度的影响

5．2．3 不同变温方案对预聚体分子结构的影响

5．3 本章小结

第六章 不同酸度对预聚体反应的影响

6．1 引言

6．2 实验方法

6．3 结果与讨论

6．3．1 不同酸度下的反应程度-时间关系

6．3．2 不同酸度对于预聚体粘度的影响

6．3．3 不同酸度对预聚体分子结构的影响

6．4 本章小结

第七章 结论

参考文献

作者简介