聚氨酯固化剂的合成与反应机理

 聚氨酯固化剂的合成与反应机理  摘要:采用FT-IR分析技术对甲苯二异氰酸酯-三羟甲基丙烷(TDI-TMP)固化剂合成 反应体系在不同反应条件下得到的聚氨酯预聚物进行表征,发现在通常的工业合成条件 下得到的聚氨酯预聚物有未反应的OH存在,而在高温合成条件下OH完全反应.结 果表明TMP的实际官能度与反应条件有关.从反应机理的角度,分析并发现空间位阻和 反应的不确定性是导致较低温度下羟基反应不完全和国产合成固化剂储存时间短的原 因.最后提出了合成聚氨酯预聚物的工艺,采用该工艺所合成的聚氨酯预聚物分子结构较 理想,且合成体系中残留的TDI可用薄膜蒸发器进行分离回收.  关键词:聚氨酯;薄膜蒸发;甲苯二异氰酸酯;固化剂;三羟甲基丙烷;合成;聚氨酯预聚物 中图分类号:TQ630.4 93 文献标识码:A  聚氨酯的研究从1936年Bayer的研究到现在虽已有很长的历史,但有关甲苯二异氰酸酯(TDI)- 三羟甲基丙烷(TMP)固化剂的研究在我国仍存在 TMP的表观官能团究竟是多少的问题[1].此外,提 高TDI-TMP固化剂品质一直是我国研究的热点问 题.提高其品质包括三方面:一是降低TDI的含量, 降低固化剂毒性;二是提高固化剂的固含量,降低易 挥发有机化合物(VOC)排放;三是延长固化剂的储 存期.我国生产的固化剂中游离TDI含量高(一般 高于2%),储存时间较短(一般只有半年),固含量 低(一般不高于55%).如何提高固化剂的品质一 直是该领域研究的热点,曾经列入原化工部“八 五”、“九五”攻关的重大项目,但由于难度大一直没有攻克.华南理工大学化工与能源学院从1997年以来一直从事该课题的研究,取得了薄膜蒸发分离 TDI小试和中试的成功,得到的固化剂TDI含量低于0·3%,固含量高于75%,储存时间达一年以上的 研究成果[2].文中采用FTIR分析技术对不同条件下合成的固化剂进行FTIR表征以判断羟基的存在,从而确定反应的进程,判断TMP的羟基官能团 反应时所表现出来的官能团数目.同时从反应机理入手,分析了我国固化剂采用薄膜蒸馏分离游离 TDI失败和固化剂储存时间短的原因,并提出了合理的解决办法.