[精选]聚氨酯树脂的生产18313.pptx
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1、第四节第四节 聚氨酯树脂的生产聚氨酯树脂的生产教学目标教学目标掌握聚氨酯树脂的制造方法掌握聚氨酯树脂的制造方法了解聚氨酯树脂的原料、结构和组成了解聚氨酯树脂的原料、结构和组成了解聚氨酯涂料的分类了解聚氨酯涂料的分类了解其他聚氨酯树脂的制造方法了解其他聚氨酯树脂的制造方法第一部分第一部分 概述概述第二部分第二部分 聚氨酯树脂的原料聚氨酯树脂的原料第三部分第三部分 聚氨酯树脂的生产聚氨酯树脂的生产第一部分第一部分 概述概述一、聚氨酯树脂的基本结构与组成一、聚氨酯树脂的基本结构与组成二、聚氨酯树脂涂料的特性与应用二、聚氨酯树脂涂料的特性与应用三、聚氨酯涂料的种类三、聚氨酯涂料的种类一、聚氨酯树脂的基
2、本结构与组成一、聚氨酯树脂的基本结构与组成聚氨酯,是聚氨基甲酸酯的简称。它的分聚氨酯,是聚氨基甲酸酯的简称。它的分子结构特征是具有氨基甲酸酯结构单元。氨基甲子结构特征是具有氨基甲酸酯结构单元。氨基甲酸酯是由异氰酸酯基与羟基通过逐步加成聚合反酸酯是由异氰酸酯基与羟基通过逐步加成聚合反应形成的。应形成的。一、聚氨酯树脂的基本结构与组成一、聚氨酯树脂的基本结构与组成OHR N COHO R O C N n NCO-R-NCO +n HO R OHn多异多异氰氰酸酸酯酯 多多羟羟基物基物聚氨基甲酸聚氨基甲酸酯酯 合成聚氨酯树脂的原料不是氨基甲酸酯合成聚氨酯树脂的原料不是氨基甲酸酯二、聚氨酯树脂涂料的特
3、性与应用二、聚氨酯树脂涂料的特性与应用漆膜物理机械性能好,坚韧、耐磨、漆膜物理机械性能好,坚韧、耐磨、丰满、光亮,装饰性强丰满、光亮,装饰性强。应应用:家具、住房装用:家具、住房装饰饰、装修涂料。、装修涂料。二、聚氨酯树脂涂料的特性与应用二、聚氨酯树脂涂料的特性与应用耐腐蚀性、电气绝缘性优良。耐腐蚀性、电气绝缘性优良。应应用:防腐用:防腐蚀蚀漆与漆与电电气气绝缘绝缘漆等工漆等工业业涂料。涂料。二、聚氨酯树脂涂料的特性与应用二、聚氨酯树脂涂料的特性与应用可以在室温固化乃至在低温下固化,尤其是可以可以在室温固化乃至在低温下固化,尤其是可以制造不需经烘烤就能固化的高耐候涂料。制造不需经烘烤就能固化的
4、高耐候涂料。应应用:汽用:汽车车、铁铁路路车辆车辆、飞飞机、航天机、航天器及器及桥桥梁、塔、罐等大型梁、塔、罐等大型户户外外建筑的耐久性保建筑的耐久性保护护涂料。涂料。二、聚氨酯树脂涂料的特性与应用二、聚氨酯树脂涂料的特性与应用通过原料的选用、组分的配合与比例的变化以通过原料的选用、组分的配合与比例的变化以及助剂的应用,可以调节固化条件与漆膜性能,及助剂的应用,可以调节固化条件与漆膜性能,制造出用于不同领域的性能特点各异的涂料。制造出用于不同领域的性能特点各异的涂料。二、聚氨酯树脂涂料的特性与应用二、聚氨酯树脂涂料的特性与应用应用:可以制造高柔性的用于纸张、皮革、应用:可以制造高柔性的用于纸张
5、、皮革、软质注塑品的涂料及高弹性的用于橡胶制品软质注塑品的涂料及高弹性的用于橡胶制品的涂料,也可以制造高硬度、抗划伤、高光的涂料,也可以制造高硬度、抗划伤、高光泽、高丰满度的家具涂料及高硬度而又高耐泽、高丰满度的家具涂料及高硬度而又高耐磨的地板涂料磨的地板涂料。二、聚氨酯树脂涂料的特性与应用二、聚氨酯树脂涂料的特性与应用应用:既可以制造可在低温下固化的室外建应用:既可以制造可在低温下固化的室外建筑保护涂料,也可以制造在高温烘烤下快速筑保护涂料,也可以制造在高温烘烤下快速固化的工业涂料以及用双组分喷枪施工的瞬固化的工业涂料以及用双组分喷枪施工的瞬间固化无溶剂厚层涂料等。间固化无溶剂厚层涂料等。单
6、组分单组分三、聚氨酯涂料的种类三、聚氨酯涂料的种类氨酯油、氨酯醇酸氨酯油、氨酯醇酸封闭型封闭型湿固化型湿固化型 催化固化型催化固化型双组分双组分多多羟组羟组分固化型分固化型 第二部分第二部分 聚氨酯树脂的原料聚氨酯树脂的原料多异氰酸酯多异氰酸酯含活泼氢的化合物与树脂含活泼氢的化合物与树脂溶剂(自学)溶剂(自学)催化剂和各类助剂催化剂和各类助剂一、多异氰酸酯一、多异氰酸酯用于制造聚氨酯树脂的多异氰酸酯一用于制造聚氨酯树脂的多异氰酸酯一般为二异氰酸酯,其结构通式为:般为二异氰酸酯,其结构通式为:O C N R N C OCH3NCOCH3NCOOCN1、芳香族二异、芳香族二异氰氰酸酸酯酯 (1)甲
7、)甲苯二异氰酸酯(苯二异氰酸酯(TDI)NCO分子式:分子式:C9H6N2O2分子量:分子量:174.151、芳香族二异、芳香族二异氰氰酸酸酯酯的二异氰酸酯。的二异氰酸酯。与毒性,以它制备的涂料漆膜易泛黄,耐候性较与毒性,以它制备的涂料漆膜易泛黄,耐候性较差。差。(1)甲苯二异氰酸酯)甲苯二异氰酸酯(TDI)特点:特点:TDI是涂料领域中用量最大是涂料领域中用量最大,应用最广,应用最广缺点:缺点:蒸汽压较高,较易挥发,有明显刺激性蒸汽压较高,较易挥发,有明显刺激性1、芳香族二异、芳香族二异氰氰酸酸酯酯在涂料中的应用形式:主要是通过与多元醇在涂料中的应用形式:主要是通过与多元醇反应制成多异氰酸酯
8、基加成物或预聚物,自聚成为反应制成多异氰酸酯基加成物或预聚物,自聚成为具有异氰脲酸酯环状结构的多异氰酸酯基聚合物。具有异氰脲酸酯环状结构的多异氰酸酯基聚合物。(1)甲苯二异氰酸酯()甲苯二异氰酸酯(TDI)OCNCH2NCO1、芳香族二异、芳香族二异氰氰酸酸酯酯(2)4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯(二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)分子式:分子式:C15H10N2O2分子量:分子量:250.11、芳香族二异、芳香族二异氰氰酸酸酯酯特点:挥发性很低,是低毒性的二异氰酸酯。以特点:挥发性很低,是低毒性的二异氰酸酯。以它制备的涂料漆膜强度高、耐磨性好,但非常容它制备的涂料漆膜强度高、耐磨性好,但非常容易泛
9、黄。易泛黄。(2)4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯(二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)1、芳香族二异、芳香族二异氰氰酸酸酯酯应用:常通过几种异构体的混合来降低熔点,或应用:常通过几种异构体的混合来降低熔点,或者通过改性产生碳化二亚胺结构,使之成为液态者通过改性产生碳化二亚胺结构,使之成为液态脲等涂料的多异氰酸酯组分。脲等涂料的多异氰酸酯组分。(2)4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯(二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)产品,产品,工业上称之为液化工业上称之为液化MDI,用作聚氨酯、聚用作聚氨酯、聚2、脂肪族二异、脂肪族二异氰氰酸酸酯酯(1)六亚甲基二异氰酸酯()六亚甲基二异氰酸酯(HDI)OCN CH2CH2CH
10、2CH2CH2CH2分子式:分子式:C8H12N2O2分子量:分子量:168.2NCO2、脂肪族二异、脂肪族二异氰氰酸酸酯酯特点:特点:可以制得高耐候,保光、保色性优良可以制得高耐候,保光、保色性优良的外用聚氨酯涂料。的外用聚氨酯涂料。缺点:缺点:挥发性较强,有明显的刺激性与毒性,挥发性较强,有明显的刺激性与毒性,(1)六亚甲基二异氰酸酯()六亚甲基二异氰酸酯(HDI)价格比价格比TDI高得多高得多。2、脂肪族二异、脂肪族二异氰氰酸酸酯酯应应用形式:用形式:与水反应制造线型结构的多异氰酸与水反应制造线型结构的多异氰酸体。体。(1)六亚甲基二异氰酸酯()六亚甲基二异氰酸酯(HDI)酯固化剂酯固化
11、剂HDI缩二脲,或者聚合成为具有异氰缩二脲,或者聚合成为具有异氰脲酸酯环状结构的多异氰酸酯固化剂脲酸酯环状结构的多异氰酸酯固化剂HDI三聚三聚分子式:分子式:C12H18N2O2分子量:分子量:222.32、脂肪族二异、脂肪族二异氰氰酸酸酯酯(2)异佛尔酮二异氰酸酯)异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)OCNCH3CH2NCOH3CH3C2、脂肪族二异、脂肪族二异氰氰酸酸酯酯特点:特点:所制的涂料漆膜不泛黄,耐候性好。所制的涂料漆膜不泛黄,耐候性好。其预聚物可溶性好。其预聚物可溶性好。(2)异佛尔酮二异氰酸酯()异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)应应用形式:用形式:制成制成IPDI三聚体固化剂三聚体固化
12、剂。分子式:分子式:C14H16N2O2分子量:分子量:244.32、脂肪族二异、脂肪族二异氰氰酸酸酯酯(3)四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯)四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯(TMXDI)CH3C NCOH3CH3C C CH3NCO2、脂肪族、脂肪族二异氰酸酯二异氰酸酯特点:特点:不会产生自缩聚反应,预聚物粘度低,不会产生自缩聚反应,预聚物粘度低,漆。漆。(3)四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯()四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯(TMXDI)NCO基与水反应速度慢基与水反应速度慢,价格很高。,价格很高。应应用:用:TMXDI的预聚物适宜制造水性聚氨酯的预聚物适宜制造水性聚氨酯二、含活性氢的化合物与树脂二、含活性氢
13、的化合物与树脂最重要的是多元醇与多羟基树脂,它们可最重要的是多元醇与多羟基树脂,它们可用于与二异氰酸酯反应以制造多异氰酸酯预聚物,用于与二异氰酸酯反应以制造多异氰酸酯预聚物,分。胺类则常用作催化剂、扩链剂或者兼任催化分。胺类则常用作催化剂、扩链剂或者兼任催化剂与交联剂。剂与交联剂。也可以在也可以在-NCO/OH型双组分涂料中作为羟基组型双组分涂料中作为羟基组1、多元醇、多元醇最常用的是三羟甲基丙烷最常用的是三羟甲基丙烷(TMP)聚酯多元醇主要含有端羟基的饱和聚酯主要来自于聚酯、聚醚、醇酸树脂和丙烯酸树脂。聚醚多元醇是合成聚氨酯树脂的主要原料之一醇酸树脂和丙烯酸树脂多元醇也都有使用2、多、多羟羟
14、基基树树脂脂(1)蓖麻油及其醇解物)蓖麻油及其醇解物(2)醇酸)醇酸树树脂脂(3)聚)聚酯树酯树脂脂(4)聚)聚醚树醚树脂脂(5)羟羟基丙基丙烯烯酸酸树树脂脂(6)环环氧氧树树脂脂3、胺、胺类类常起催化、扩链、交联等作用。对于聚氨酯常起催化、扩链、交联等作用。对于聚氨酯涂料最有普遍意义的胺来自自身的涂料最有普遍意义的胺来自自身的NCO基与水基与水反应生成的胺:反应生成的胺:HR N COOHR NCO+H 2OR NH2+CO 24、酚、酚类类酚类也是具有活性氢的化合物,用作酚类也是具有活性氢的化合物,用作NCO基的封闭剂。基的封闭剂。三三、溶剂溶剂自学。自学。助助剂剂四、催化剂与其他助剂四、
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