1. Poliüretan prepolimer nedir?
Poliüretan prepolimer olarak da bilinen poliüretan prepolimer, poliizosiyanatın poliollerle (polieterler veya polyesterler) orantılı reaksiyonuyla oluşturulan, reaktif fonksiyonel grupların moleküler zincirin her iki ucunda aynı kaldığı bir polimer yarı mamul üründür. Nihai bir ürün değil, nihai poliüretan malzemeyi oluşturmak üzere zincir genişleticiler, çapraz bağlayıcılar veya diğer aktif maddelerle daha fazla reaksiyona sokulabilen bir ara maddedir. Prepolimer yöntemi (iki-adımlı yöntem olarak da bilinir), poliüretan endüstrisindeki en yaygın sentez yoludur. Prepolimer yönteminin moleküler yapısı ve mekanik özellikleri, tüm ham maddelerin birlikte reaksiyona girdiği tek-aşamalı yönteme göre daha kontrollüdür.
Özet: Poliüretan prepolimer izosiyanat ve poliolün kısmi reaksiyonundan oluşan aktif bir ara maddedir. Bu, nihai poliüretan ürününü elde etmek için uzatılmış zincirler veya çapraz-bağlantılar gerektiren "prepolimer yöntemi (iki-adım)" işleminin merkezinde yer alır.
2, Çekirdek hammaddeler: izosiyanatların ve poliollerin seçimi.
Prepolimerlerin hazırlanmasında kullanılan iki temel hammadde poliizosiyanat ve oligomerik poliollerdir. Yaygın olarak kullanılan poliizosiyanatlar arasında toluen diizosiyanat (TDI), difenilmetan diizosiyanat (MDI), izoforon diizosiyanat (IPDI), heksametilen diizosiyanat (HDI) vb. yer alır. TDI ve MDI genellikle son NCO ön polimerleri olarak kullanılırken, HDI ve IPDI, yüksek kalitedeki kaplamalarda ve su-bazlı sistemlerde yaygın olarak kullanılır. -sararma önleyici özellikler. Polioller söz konusu olduğunda, yumuşak sistemlerde polieter polioller (polietilen glikol, polipropilen glikol ve tetrahidrofuran glikol gibi) kullanılırken, hava koşullarına dayanıklılık ve mekanik mukavemet gerektiren sert sistemlerde polyester polioller (polibütilen adipat gibi) kullanılır. Hammaddelerin hidroksil değeri, asit değeri, nem içeriği ve metal iyon içeriği prepolimerin kalitesini doğrudan etkiler.
Özet: İzosiyanatlar prepolimerlerin sertliğini ve reaktivitesini belirler, polioller yumuşak segmentlerin özelliklerini ve son kullanımlarını belirler ve ham maddelerin saflığı ve ön işlemleri, nitelikli prepolimerlerin hazırlanmasında ilk adımdır.
3, Reaksiyon prensibi: yavaş yavaş izosiyanat ve hidroksil grupları ekleyin
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>Yağlı hidrokarbonlar üzerinde - NCO etkinliği. Farklı fonksiyonel gruplara yanıt olarak rekabetçi reaksiyonlar ortaya çıkabilir. Bu nedenle hammadde oranının ve teknolojik şartların kontrol edilerek reaksiyon yönünün yönlendirilmesi gerekmektedir. Organotin bileşikleri oktat ve kalay oktoat ve dibütil kalay dilaurat gibi katalizörlerin ve trietilendiamin ve trietilamin gibi triaminlerin eklenmesi reaksiyonu büyük ölçüde hızlandırabilir.
Sentetik prepolimerlerin kimyasal reaksiyonu, amino ester bağları oluşturmak için -NCO ve -OH arasında ekzotermik adım adım ekleme reaksiyonunun kademeli olarak eklenmesidir. Grup aktivitesindeki ve katalizör seçimindeki farklılıklar, reaksiyon yönünü ve reaksiyon hızını kontrol eden temel faktörlerdir.
4. Terminal NCO prepolimerinin hazırlanması (ortak kullanım)
Son NCO ön polimeri endüstride en yaygın kullanılan türdür ve hazırlanması, reaksiyon moleküler zincirinin her iki ucundaki serbest -NCO gruplarını korumak için fazla miktarda izosiyanat içerir. Tipik işlem, ilk önce bir vakumda (genellikle 120 derece, 2-3 saat boyunca vakumlanır) dehidrate etmek, soğutmak, ardından nitrojen koruması altında karıştırarak polialkolü yavaşça fazla poliizosiyanatlara damlatmaktır. Aynı zamanda, sıcaklığı 40 ila 80 derece arasında tutmak için reaksiyondan ısıyı zamanında uzaklaştırın. NCO molleri genellikle 1,5:1 ile 3:1 arasında kontrol edilir ve serbest NCO içeriği nihai ürünü genellikle %3 ila %12'dir. Reaksiyon sırasında viskoziteyi düzenlemek için az miktarda solvent (örn. aseton, etil asetat, toluen) eklenebilir veya jel oluşumunu önlemek için polimerizasyon inhibitörü (örn. benzen sülfonil klorür) eklenebilir. Reaksiyonun son noktası, NCO içeriğinin ölçülmesiyle belirlendi ve teorik değere ulaşıldığında reaksiyon durduruldu.
5, End OH Prepolimerinin Hazırlanması.
Terminal NCO ön polimerlerinden farklı olarak terminal OH ön polimerleri, fazla poliolün reaksiyon moleküler zincirinin her iki ucundaki hidroksil gruplarını (-OH) tutmasına izin verir. Yöntem, içerik oranının tersine çevrilmesi --çok fazla poliol, yeterli izosiyanat olmaması ve NCO'nun molar oranının 0,8:1 ile 1:1 arasında kontrol edilmesi dışında uç NCO'ya benzer. Hidroksil grubunun reaktivitesi izosiyanat gruplarınkinden çok daha düşük olduğundan, terminal hidroksil prepolimeri iyi bir saklama stabilitesine sahiptir ve kendi kendine polimerleşmesi kolay değildir. Genellikle iki bileşenli bir yapıştırıcının ana veya yumuşak kısmı olarak kullanılırlar. Pratik uygulamalarda, terminal OH prepolimerleri genellikle zincirin terminal NCO prepolimerlerine dayanan hafif fazla miktarda dietilen glikol ile daha da uzatılmasıyla elde edilir.