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聚氨酯化學(xué)反應(yīng)是聚氨酯研究開發(fā)的基礎(chǔ)，今天小編根據(jù)自己多年來的研究生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，為大家分享一下聚氨酯涉及的基本反應(yīng)及應(yīng)用領(lǐng)域。

異氰酸酯涉及的化學(xué)反應(yīng)匯總及應(yīng)用簡述

反應(yīng)原理

異氰酸酯基（-NCO）的高度不飽和的結(jié)構(gòu)，決定了它有較高的反應(yīng)活性。根據(jù)Baken等人的異氰酸酯基團(tuán)的電子共振理論，可以得出由于-NCO的共振作用，使其電荷分布不均勻，產(chǎn)生了親核中心和親電中心。其電子共振結(jié)構(gòu)表示如下：

氮碳氧原子的電負(fù)性順序是O＞N＞C，所以氮原子和氧原子的電子云密度較大，表現(xiàn)為強(qiáng)的負(fù)電性，容易與親電試劑進(jìn)行反應(yīng)。與此相反，由于兩端強(qiáng)電負(fù)性原子的作用，使得碳原子的電子云密度降低，表現(xiàn)出較強(qiáng)的正電性，成為親電中心。因此，二異氰酸酯非常容易和含有氫原子的化合物進(jìn)行反應(yīng)。

一、聚氨酯合成過程中涉及的基本化學(xué)反應(yīng)

1、NCO和羥基的反應(yīng)

NCO和羥基的反應(yīng)是聚氨酯工業(yè)中最重要的反應(yīng)之一，可以說是聚氨酯工業(yè)的基礎(chǔ)。主要生成氨酯基，其反應(yīng)主要發(fā)生在異氰酸酯與多元醇及其小分子醇之間的反應(yīng)，是聚氨酯合成的主要反應(yīng)，其反應(yīng)如下所示：

 2、NCO和水的反應(yīng)

NCO和水的反應(yīng)是聚氨酯泡沫的主要反應(yīng)之一，其主要的應(yīng)用是利用生成的二氧化碳來給聚氨酯制品發(fā)泡，也是聚氨酯工業(yè)中重要的反應(yīng)，反應(yīng)主要生成脲基。在普通聚氨酯產(chǎn)品合成過程中，須嚴(yán)格控制醇、胺、溶劑中的水份含量，其原因有水作為雙官能反應(yīng)物與異氰酸酯反應(yīng)，生成脲基于聚氨酯中，它是一種單體，影響反應(yīng)的繼續(xù)進(jìn)行；其次，水的相對分子質(zhì)量較小，在反應(yīng)體系中只要含有少量的水，將會消耗大量的NCO，影響配方的準(zhǔn)確性，會對產(chǎn)品的性能產(chǎn)生不利的影響；還有就是異氰酸酯與水的反應(yīng)生成二氧化碳，導(dǎo)致不需要發(fā)泡的產(chǎn)品發(fā)泡等不利影響。需要特別指出的是，即使在聚氨酯泡沫的生產(chǎn)合成過程中水分的含量也要嚴(yán)格控制，不然對泡孔的控制將不確定，同時(shí)與水反應(yīng)會釋放出大量的熱量，可能會使制品出現(xiàn)燒焦等不良現(xiàn)象。其具體反應(yīng)如下所示：

 3、NCO和氨基的反應(yīng)

NCO和氨基的反應(yīng)也是聚氨酯合成工業(yè)主要化學(xué)反應(yīng)之一，其主要的應(yīng)用產(chǎn)品主要在CPU、水性聚氨酯、固化劑以及雙組份聚氨酯等領(lǐng)域。具體應(yīng)用實(shí)例將在今后的內(nèi)容中以專題的形式進(jìn)行分享交流。需要特別指出的是，在NCO與氨基的反應(yīng)中，需要嚴(yán)格控制反應(yīng)溫度，因?yàn)镹CO和胺的反應(yīng)較快，溫度太高容易產(chǎn)生凝膠等不良影響。

NCO和羧基的反應(yīng)是聚氨酯工業(yè)中應(yīng)用較少的反應(yīng)之一，主要過程是現(xiàn)生成穩(wěn)定性較差的酸酐，然后分解成脲和二氧化碳。主要應(yīng)用的地方在水性聚氨酯產(chǎn)品的生產(chǎn)研發(fā)中，其反應(yīng)溫度較高，一般溫度達(dá)到130攝氏度才會發(fā)生。

5、NCO封閉反應(yīng)

NCO封閉反應(yīng)是聚氨酯助劑方面的主要反應(yīng)之一，主要應(yīng)用在封閉型異氰酸酯固化劑和一些雙組份類聚氨酯產(chǎn)品中，常用的封閉劑有苯酚、甲醇、乙醇、丙酮肟、己內(nèi)酰胺、亞硫酸氫鈉等，具體的在今后以專題形式分享給大家。具體的相關(guān)封閉解封過程如下：

NCO和環(huán)氧化物的反應(yīng)主要應(yīng)用是在環(huán)氧樹脂改性聚氨酯的相關(guān)產(chǎn)品中，是聚氨酯改性的主要反應(yīng)之一，具體反應(yīng)如下：

NCO和脲的反應(yīng)通常在100攝氏度就可以發(fā)生，該反應(yīng)在CPU制品的硫化過程中經(jīng)常遇到。具體如下：

8、NCO和氨基甲酸酯的反應(yīng)

NCO和氨基甲酸酯的反應(yīng)需要在高溫或者強(qiáng)堿等催化劑存在的條件下反應(yīng)，能夠有效的提高制品的交聯(lián)度，是深度交聯(lián)的一種應(yīng)用。具體反應(yīng)如下：

在實(shí)際的聚氨酯制備過程中，為了提高產(chǎn)品的力學(xué)性能，會使用一些大于2官能度的小分子醇或胺，我們?nèi)紴槔秊榇蠹艺故疽幌翹CO的交聯(lián)反應(yīng)，具體如下：

    在聚氨酯的改性方法中，丙烯酸改性聚氨酯是主要的方法之一，其具體的案例我們會在今后以專題的形式與大家分享，先向大家展示一種簡單的丙烯酸改性聚氨酯的方法，具體如下：