聚氨酯生產(chǎn)工藝

1、聚氨酯生產(chǎn)工藝流程摘要：聚氨酯(Polyurethane, PU)的發(fā)展。1937,德國Bayer合成第一種聚氨酯熱塑性塑料 Durthane U40年代，制得了合成纖維貝綸U(Perlon U)。50年代，得到聚氨酯彈性體、彈性纖維和泡沫塑料。60年代，聚氨酯涂料和粘合劑等開始應(yīng)用。我國聚氨酯工業(yè)起始于20世紀(jì)50年代末，1959年上海市輕工業(yè)研究所開始聚氨酯泡沫塑料的研究。聚氨酯是綜合性能優(yōu)秀的合成樹脂之一。由于其合成單體品種多、 反應(yīng)條件溫和、專一、可控、配方調(diào)整余地大及其高分子材料的微觀結(jié)構(gòu)特點，可廣泛用于人造革、涂料、黏合劑、泡沫塑料、合成纖維以及彈性體，已成為人們衣、食、住、行以及

2、高新技術(shù)領(lǐng)域必不可少的材料之一，其本身已經(jīng)構(gòu)成了一個多品種、多系列的材料家族，形成了完整的聚氨酯工業(yè)體系，這是其它樹脂所不具備的。關(guān)鍵詞：原料規(guī)格、合成工藝、反應(yīng)速率影響因素、蒸汽汽提反應(yīng)單元論述一、原料規(guī)格聚氨酯樹脂主要的原料是含異氟酸酯基(NCO)的多異氟酸酯(isocyanate)和含活潑氫的聚醒(ployether ployol )與聚酯多元醇(polyester ployol)。將以上兩種基本原料進(jìn)行化學(xué)改性， 這種改性的多元醇中間體，可制成具有特殊工藝和特殊物理性能的聚氨酯樹脂，從而增加聚氨酯品種與應(yīng)用領(lǐng)域。除以上原料外，聚氨酯樹脂產(chǎn)品廣泛采用催化劑、交聯(lián)劑、擴鏈劑、 發(fā)泡劑等助劑

3、，可通過聚氨酯樹脂生產(chǎn)工藝、降低成本，延長使用壽命，增加品種等。異氟酸酯低聚物多元醇聚氨酯原料擴鏈(交聯(lián))催化劑其它配合劑脂肪族脂環(huán)族芳香族聚酯多元醇環(huán)氧丙烷聚醴多元醇聚醴多元醇四氫吹喃聚醴多元醇其它聚醴多元醇其它多元醇!j胺類擴鏈劑醇類擴鏈(交聯(lián))劑叔胺類催化劑金屬有機化合物阻燃劑抗氧劑紫外線吸收劑著色劑增塑劑結(jié)構(gòu)特點在分子結(jié)構(gòu)中含有異氟酸酯基團 (N = C=O)的化合物，均稱為異氟酸酯(isocyanate),其結(jié)構(gòu)通式如下:R- (NCO) n式中R為烷基、芳基、脂環(huán)基等；n=1、2、3.整數(shù)。在聚氨酯材料合成中，主要使 用n>2的異氟酸酯化合物。二、異氟酸酯的分類(1)異鼠酸酯

4、基團數(shù)量二異鼠酸酯:TDI MDIHDI NDI PPDI IPDI X席異氟酸酯多異氟酸酯PAPI(2)異氟酸酯結(jié)構(gòu)異富酸酯脂肪族HDI脂環(huán)族HDI HTDI HMDI等芳香族 TDI MDI PAPI PPDI等(3)通用型有機異氟酸酯(TDI , MDI )(4)是否黃變1、非黃變型異氟酸酯a.亞甲基型(XDI , TMXDI )b.脂肪族和脂環(huán)族(HDI , TMHDI , HTDI )2、黃變型異氟酸酯芳香族異氟酸酯(TDI、MDI、PAPI)、合成工藝三、反應(yīng)速率影響因催化劑的作用在聚氨酯蓬勃發(fā)展的過程中，催化劑的作用功不可沒。根據(jù)聚氨酯制品生產(chǎn)和用途的差 異，選擇使用催化劑的三種

5、功能：1、促進(jìn)鏈增長反應(yīng)使液態(tài)的中、小分子量的化學(xué)原料. 通過催化劑作用、使其迅速反應(yīng)，分子鏈快速增長、 形成高分子量的聚合物材料。2、促進(jìn)反應(yīng)體系中某些特定的化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速度。如在聚氨酯泡沫體的合成中，促進(jìn)-NCO與H2O的反應(yīng)速度，使之快速反應(yīng)產(chǎn)生大量二氧化碳?xì)怏w；促進(jìn)- NCO與多元醇端羥基間的反應(yīng)，使之迅速生成氨基甲酸酯基團，分 子鏈迅速增加，加速材料的凝膠速度。3、調(diào)節(jié)反應(yīng)速度在聚氨酯合成的諸多復(fù)雜反應(yīng)中， 通過使用不同類型的催化劑， 調(diào)節(jié)諸多競爭反應(yīng)歷程 和平衡，促進(jìn)設(shè)計的主反應(yīng)的反應(yīng)速度， 減緩或抑制副反應(yīng)的發(fā)生和進(jìn)行， 借助催化劑的功 能，獲得最佳分子結(jié)構(gòu)的設(shè)計目的。催化劑分

6、類脂肪胺類脂環(huán)胺類叔胺類催化劑芳香胺類醇胺類胺鹽類催化劑分類金屬烷基化合物鋅錫汞等（一）、OH和NCO比值當(dāng)OH和NCO比值越接近1 : 1的時候，反應(yīng)速率越快。在NCO : OH 大于或小于1： 1時，反應(yīng)速率減緩。在OH: NCO>1: 1時，會提高制品硬度、 熱穩(wěn)定性、彈性、機械強度等物性，卻降低伸長率、拉伸強度，并且影響一些液 體聚氨酯制品儲存期。在 OH: NCO<1: 1時，會提高制品柔軟手感、伸長率和剝離強度，卻會降低硬度、耐磨等一些物性。此外，異氟酸酯和羥基化合物反應(yīng)活性還受到各自分子結(jié)構(gòu)的影響。各類羥基化合物反應(yīng)活性為：伯羥基仲羥基叔羥基。（二）、原料酸堿值對聚氨

7、酯反應(yīng)來說，原料的酸堿值會影響到與異氟酸酯的反應(yīng)性。就聚 醴多元醇和聚酯多元醇原料而言而言， 酸值是殘留的端竣基的量，它與異氟酸酯 反應(yīng)生成酰胺并釋放二氧化碳，不僅會造成鏈的終止，還容易形成氣泡。酸同時 對反應(yīng)催化產(chǎn)生不良的作用，而且降低制品的耐水解性能。合理的保持反應(yīng)體系 呈弱堿性，有利于反應(yīng)的順利進(jìn)行。過高的堿值，會造成反應(yīng)速率不好控制，嚴(yán) 重影響生產(chǎn)進(jìn)行和產(chǎn)品質(zhì)量。（三）、催化劑就同品種催化劑而言，添加合理的催化劑用量，有利于控制合理的反應(yīng) 速率。催化劑過量，也會犧牲制品品質(zhì)，某些有機錫類催化劑會影響制品耐水解 性能。（四）、水分雖然很多聚氨酯配方有添加水分，但代表水分就是聚氨酯生產(chǎn)應(yīng)該

8、必須 使用的原料。但對于聚氨酯反應(yīng)來說，反應(yīng)體系中混合物水分含量是必須嚴(yán)格控 制的。因為隨著水的用量增多，反應(yīng)速率會增加。特別是在催化劑存在下，異鼠 酸酯與水的反應(yīng)可加速進(jìn)行。水與異氟酸酯反應(yīng)活性盡管比伯羥基低，卻與仲羥 基相當(dāng)。在聚氨酯泡沫塑料以外的聚氨酯制品生產(chǎn)中， 水完全是必須嚴(yán)格控制的， 因為水與異氟酸酯反應(yīng)，會生成不穩(wěn)定的氨基甲酸，易再分解成二氧化碳和胺。 另外在預(yù)聚體中，水分還會降低預(yù)聚體中 NCO的含量。（五）、官能團官能團越大，反應(yīng)速率越快，同時物料粘度越高。（六）、分子量在官能團等條件相同的情況下，分子量越小，反應(yīng)活性越高。（七）、二醇與二胺二醇與二胺反應(yīng)速率相差很大，二醇活

9、性比二胺低很多。尤其是脂肪 族伯胺與異氟酸酯反應(yīng)的活性特別快， 一般很難控制，所以常用活性比較低的芳 香族二胺。（八）、溫度一般來說，反應(yīng)溫度越高，反應(yīng)速率越高。但實際中，聚氨酯反應(yīng)溫度 控制在60-100 C之間。因為超過130 C,特別是線性分子鏈反應(yīng)易出現(xiàn)不良問 題，產(chǎn)生支化和交聯(lián)，并影響分子間的規(guī)整性。低于 60 C,反應(yīng)速率很慢，不 利反應(yīng)進(jìn)行。（九）、其他溶劑極性越大，影響反應(yīng)速率越慢，反之越快；固含量越低，反應(yīng)速率 越小，反之越快；物料粘度越高，反應(yīng)速率越慢；攪拌速度快，反應(yīng)快；硬度（模 量）越高，反應(yīng)速率越快；四、蒸汽汽提反應(yīng)單元論述汽提法讓廢水與水蒸汽直接接觸，使廢水中的揮發(fā)性有毒有害物質(zhì)按一定比例擴散到氣相中 去，從而達(dá)到從廢水中分離污染物的目的。汽提法的基本原理與吹脫法相同，只是所使用的介質(zhì)不同， 汽提是借助于水蒸汽介質(zhì)來實現(xiàn)的。汽提法分離污染物的工藝視污染物的性質(zhì)而異，一般可歸納為以下兩種：1、簡單蒸儲 對于與水互溶的揮發(fā)性物質(zhì)，利用其在氣