使用不同的原材料,可制备不同性质的聚氨酯产品。合成聚氨酯的原料主要包括多异氰酸酯,多元醇,扩链剂和辅助材料等。
多异氰酸酯
结构中含有2个及以上NCO基团的物质统称为多异氰酸酯。按NCO基团的数目一般分为二元异氰酸酯,三元异氰酸酯及聚合型异氰酸酯三大类。按照分子结构又可分为脂肪族,脂环族和芳香族的异氰酸酯。
甲苯二异氰酸酯(TDI)
甲苯二异氰酸酯(TDI)是应用较多的。甲苯二异氰酸酯有2,4位和2,6位两种异构体,根据异构体的含量分为三种商品规格:A、TDI一100:含100%的2,4一甲苯二异氰酸酯;B、TDI一80:含80%的2,4一甲苯二异氰酸酯,20%的2,6一甲苯二异氰酸酯;C、TDI一65:含65%的2,4一甲苯二异氰酸酯,35%的2,6一甲苯二异氰酸酯。
TDI常用作聚氨酯软泡、灌封浇注弹性体、涂料和胶粘剂的固化剂使用。
二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)
二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)的主要结构包括4,4-MDI,2,4-MDI和2,2-MDI三种异构体。常见的产品有纯MDI和聚合MDI。
纯MDI或MDI-100,为含4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯含量99%以上的MDI。在聚氨酯工业上以纤维(氨纶)最多,也可用作预聚体(弹性体)合成。
聚合MDI(也称聚氨酯“黑料”),为含有一定比例纯MDI与多苯基多亚甲基多异氰酸酯的混合物。多用于制作聚氨酯硬泡,在冰箱冷柜、冷藏集装箱、建材保温、汽车领域有广泛应用。
六亚甲基二异氰酸酯(HDI)
六亚甲基二异氰酸酯(HDI)为脂肪族异氰酸酯,因不含苯环,具有良好的耐黄变性和柔顺性。HDI反应活性小,挥发性大,毒性也大,一般是将HDI与水反应制成缩二脲二异氰酸酯使用。主要用作合成中间体,其三聚体和缩合物是常用的固化剂。
异氟尔酮二异氰酸酯(IPDI)
异氟尔酮二异氰酸酯(IPDI)属脂环族异氰酸酯,产品为含75%顺式异构体和25%反式异构体的混合物。IPDI制成的聚氨酯树脂具有优异的光稳定性和耐化学药品性。一般用于制备高档的产品中间体,如光固化聚氨酯树脂,其三聚体和预聚体可用于涂料固化剂。
多元醇
聚氨酯合成中的多元醇主要包括聚酯多元醇和聚醚多元醇二大类。它构成了聚氨酯的软段。不同的多元醇与异氰酸酯反应合成的聚氨酯性能也大不同,一般认为聚酯型多元醇反应的聚氨酯具有更高的强度和硬度,而聚醚型多元醇反应的聚氨酯具有更好的柔韧性和不易水解性。
聚醚多元醇(PPG)
聚醚多元醇是分子中含有醚键(-R-O-R-),端基为OH基团的齐聚物。聚氨酯软泡和硬泡对聚醚的相对分子质量和羟值有不同要求。
用于软泡的聚醚多元醇一般为长链,低官能度,平均相对分子量在2000~6500左右。用于硬泡的聚醚多元醇(俗称“白料”)通常相对分子量在300~400,羟值在350~600mgKOH/g。
聚酯多元醇
聚酯多元醇主链含有酯基(—COO—)或碳酸酯基(—OCOO—),键极性强,内聚能大,粘接性能好,可以提高聚氨酯胶粘剂的耐油性和耐温性,但酯键易水解,降低了聚氨酯的耐水性能。
脂肪族聚酯多元醇多用于聚氨酯油墨、聚氨酯弹性体、微孔聚氨酯鞋底、聚氨酯胶粘剂、浇注性聚氨酯弹性体、PU革树脂、织物涂层等方面。
芳香族聚酯多元醇,由于分子中含有苯环刚性基团,可增加制品强度、耐热性、阻燃性等特点。一般用于制造硬质聚氨酯泡沫塑料,也用于非泡沫聚氨酯,如:聚氨酯涂料、胶粘剂、弹性体等。
聚氨酯材料是多元醇的重要应用,通过开发更多性能的多元醇,可以提高聚氨酯的性能,工艺及开拓更广泛的用途。
辅助材料
聚氨酯的原材料中通常还会用到扩链剂,催化剂,表面活性剂,交联剂,发泡剂等辅助材料。