1. ¿Qué es el prepolímero de poliuretano?
El prepolímero de poliuretano, también conocido como prepolímero de poliuretano, es un producto semiacabado polimérico formado por la reacción proporcional de poliisocianato con polioles (poliéteres o poliésteres), en el que los grupos funcionales reactivos permanecen iguales en ambos extremos de la cadena molecular. No es un producto final, sino un intermedio que puede reaccionar con extensores de cadena, reticulantes u otras sustancias activas para formar el material de poliuretano final. El método del prepolímero (también conocido como método de dos-pasos) es la ruta de síntesis más común en la industria del poliuretano. La estructura molecular y las propiedades mecánicas del método del prepolímero están más controladas que las del método de un-paso, en el que todas las materias primas reaccionan juntas.
Resumen: El prepolímero de poliuretano es un intermedio activo formado por reacción parcial de isocianato y poliol. Es en esencia el proceso del "método del prepolímero (dos-pasos), que requiere cadenas extendidas o enlaces cruzados-para obtener el producto final de poliuretano.
2, Materias primas principales: selección de isocianatos y polioles.
Las dos materias primas básicas para la preparación de prepolímeros son el poliisocianato y los polioles oligoméricos. Los poliisocianatos comúnmente utilizados incluyen diisocianato de tolueno (TDI), diisocianato de difenilmetano (MDI), diisocianato de isoforona (IPDI), diisocianato de hexametileno (HDI), etc. El TDI y el MDI se usan comúnmente como prepolímeros finales de NCO, mientras que el HDI y el IPDI se usan ampliamente en recubrimientos-de alta gama y sistemas-a base de agua debido a su efecto anti-amarilleamiento. propiedades. En el caso de los polioles, los poliéter polioles (como el polietilenglicol, el polipropilenglicol y el tetrahidrofurano glicol) se utilizan en sistemas blandos, mientras que los poliéster polioles (como el polibutileno adipato) se utilizan en sistemas duros que requieren resistencia a la intemperie y resistencia mecánica. El índice de hidroxilo, el índice de acidez, el contenido de humedad y el contenido de iones metálicos de las materias primas afectan directamente la calidad del prepolímero.
Resumen: Los isocianatos determinan la dureza y la reactividad de los prepolímeros, los polioles determinan las propiedades de los segmentos blandos y los{0}}usos finales, y la pureza y el pretratamiento de las materias primas son el primer paso para preparar prepolímeros calificados.
3, principio de reacción: agregue gradualmente grupos isocianato e hidroxilo
The synthesis of polyurethane prepolymers is basically a gradual addition reaction between isocyanate groups (-NCO) and hydroxyl groups groups (-OH) to form amino ester bonds (-NHCO-). This is an exothermic reaction in which the order of reaction activity is: primary alcohol-OH>secondary alcohol-OH>phenol-OH; phenol-OH; -NCO activity on aromatic rings>- NCO activity on cycloalkanes>- Actividad de NCO sobre hidrocarburos grasos. Pueden ocurrir reacciones competitivas en respuesta a diferentes grupos funcionales. Por tanto, es necesario orientar la dirección de la reacción controlando la proporción de materias primas y condiciones tecnológicas. La adición de catalizadores, como compuestos organoestaño octato y octoato estannoso y dilaurato de dibutilestaño, y triaminas, como trietilendiamina y trietilamina, puede acelerar enormemente la reacción.
La reacción química de los prepolímeros sintéticos es la adición gradual de una reacción exotérmica de adición gradual entre -NCO y -OH para formar enlaces aminoéster. Las diferencias en la actividad del grupo y la selección del catalizador son factores clave que controlan la dirección y la velocidad de la reacción.
4.Preparación de prepolímero NCO terminal (uso común)
El prepolímero de NCO final es el tipo más utilizado en la industria y su preparación implica un exceso de isocianato para retener los grupos NCO- libres en ambos extremos de la cadena molecular de reacción. El proceso típico consiste en deshidratar primero al vacío (generalmente a 120 grados, durante 2 a 3 horas), enfriar y luego gotear lentamente el polialcohol en un exceso de poliisocianatos, agitando bajo protección de nitrógeno. Al mismo tiempo, elimine el calor de la reacción a tiempo para mantener la temperatura entre 40 y 80 grados. Los moles de NCO generalmente se controlan entre 1,5:1 y 3:1, y el contenido de NCO libre del producto final es generalmente del 3 % al 12 %. Durante la reacción, se puede añadir una pequeña cantidad de disolvente (por ejemplo, acetona, acetato de etilo, tolueno) para regular la viscosidad, o se puede añadir un inhibidor de la polimerización (por ejemplo, cloruro de bencenosulfonilo) para evitar la formación de gel. El punto final de la reacción se determinó midiendo el contenido de NCO y la reacción se detiene cuando se alcanza el valor teórico.
5, Preparación del prepolímero OH final.
A diferencia de los prepolímeros NCO terminales, los prepolímeros OH terminales permiten que el exceso de polioles retenga grupos hidroxilo (-OH) en ambos extremos de la cadena molecular de reacción. El método es similar al final de NCO, excepto que la proporción de ingredientes se invierte --demasiados polioles, no suficientes isocianatos y la proporción molar de NCO se controla entre 0,8:1 y 1:1. Debido a que la reactividad del grupo hidroxilo es mucho menor que la de los grupos isocianato, el prepolímero de hidroxilo terminal tiene buena estabilidad en almacenamiento y no es fácil de autopolimerizar. Se utilizan habitualmente como parte principal o blanda de un adhesivo de dos componentes. En aplicaciones prácticas, los prepolímeros OH terminales normalmente se obtienen extendiendo aún más la cadena con un ligero exceso de dietilenglicol a base de prepolímeros NCO terminales.