不同類(lèi)型的異氰酸酯生成各種結構的聚氨酯

時(shí)間：2023年6月19日 點(diǎn)擊量：879

    所謂的聚氨酯是聚氨基甲酸酯的簡(jiǎn)稱(chēng)，它是由多異氰酸酯與多元醇反應而成，在分子鏈上含有許多重復的氨基甲酸酯基團（—NH—CO—O—）。在實(shí)際合成的聚氨酯樹(shù)脂中，除了氨基甲酸酯基團外，還有脲、縮二脲等基團。多元醇屬長(cháng)鏈分子，末端為羥基，稱(chēng)為“軟鏈段”，多異氰酸酯稱(chēng)為“硬鏈段”。

不同類(lèi)型的異氰酸酯與多羥基化合物反應后，生成各種結構的聚氨酯，從而獲得不同性質(zhì)的高分子材料，如塑料、橡膠、涂料、纖維、粘合劑等。

聚氨酯
聚氨酯（PUR），全名為聚氨基甲酸酯，是一種高分子化合物。1937年由奧托·拜耳等制出此物。聚氨酯有聚酯型和聚醚型二大類(lèi)。他們可制成聚氨酯塑料（以泡沫塑料為主）、聚氨酯纖維（中國稱(chēng)為氨綸）、聚氨酯橡膠及彈性體。 
合成聚氨酯，一般先由線(xiàn)型聚酯或聚醚與二異氰酸酯反應，制成低分子量的預聚體，經(jīng)擴鏈反應，生成高分子聚合物，然后添加適當的交聯(lián)劑，加熱使其固化，成為硫化橡膠，這種方法稱(chēng)為預聚法或二步法。
也可以用一步法——將線(xiàn)型聚酯或聚醚直接與二異氰酸酯、擴鏈劑、交聯(lián)劑混合，使反應發(fā)生，生成聚氨酯橡膠。 

熱塑性聚氨酯（PUR-T）
熱塑性聚氨酯是一種（AB）n型嵌段線(xiàn)性聚合物，A代表高分子量的聚酯或聚醚（分子量為1000～6000），稱(chēng)為長(cháng)鏈，B代表含2～12個(gè)直鏈碳原子二醇為短鏈，AB鏈段間化學(xué)結合是用二異氰酸酯。 

01PUR-T結構與物理性質(zhì)之間的關(guān)系 
鏈段結構 
PUR-T分子中A鏈段使得大分子鏈易于旋轉，賦予聚氨酯彈性體良好的彈性，使聚合物的軟化點(diǎn)與二級轉變點(diǎn)下降，硬度與力學(xué)強度降低。B鏈段會(huì )束縛大分子鏈的旋轉，使聚合物的軟化點(diǎn)與二級轉變點(diǎn)上升，硬度與力學(xué)強度提高，彈性降低。調節A與B之間的物質(zhì)的量之比，即可制得不同力學(xué)性能的PUR-T。 

交聯(lián)結構 
PUR-T的交聯(lián)結構除一級交聯(lián)外，還必須考慮由分子間的氫鍵形成的二級交聯(lián)。聚氨酯的一級交聯(lián)鍵與羥類(lèi)橡膠的硫化結構不同，它的氨基甲酸酯基、縮二脲、脲基甲酸酯基等基團規則而間隔地排列成剛性鏈段，故制得的橡膠具有規則的網(wǎng)狀結構，所以具有卓越的耐磨性能及其它的優(yōu)異性能。

其次，由于聚氨酯中含有很多諸如脲基或氨基甲酸酯基這類(lèi)內聚能較大的基團，所以分子鏈間形成的氫鍵具有很高的強度，氫鍵形成的二級交聯(lián)鍵對聚氨酯的性能也有重要影響。二級交聯(lián)使得聚氨酯一方面具有熱固性彈性體的特性，另一方面這種交聯(lián)又沒(méi)有真正地交聯(lián)起來(lái)，是一種虛交聯(lián)，交聯(lián)的狀況取決于溫度。

隨著(zhù)溫度的升高，這種交聯(lián)逐漸減弱以至于消失，聚合物具有一定的流動(dòng)性，可以進(jìn)行熱塑性加工。當溫度降低時(shí)，這種交聯(lián)又逐漸恢復并再次形成。少量填料的加入，使分子間的距離增大，分子間形成氫鍵的能力減弱，強度便會(huì )急劇下降。 

基團的穩定性 
研究表明，聚氨酯中各基團穩定性由高到低的順序是：酯、醚、脲、氨基甲酸酯、縮二脲，在聚氨酯的老化過(guò)程中，首先是縮二脲和脲基甲酸酯的交聯(lián)鍵斷裂，接著(zhù)是氨基甲酸酯和脲鍵斷裂，即主鏈斷裂。