三聚反应为可逆反应。许多氮族元素化合物、有机金属化合物等,均可作为脂肪族及芳香族异氰酸酯的三聚反应催化剂。N,N′,N″-三(二甲氮基丙基)-产氢化三嗪、2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚是常用的叔胺类三聚催化剂。两种或两种以上的异氰酸酯单体在三烷基烷氧基锡催化下可制得合异氰脲酸酯。制造异氰脲酸酯型交联剂需控制三聚反应的程度,以免因无限制地反应而生成聚合度过大的无用物质,一般需加入少量阻聚剂以终止反应。阻聚剂有对甲苯磺酸酯、苯甲酰氯、磷酸、硫酸二甲酯等。即使是控制反应,二异氰酸酯的三聚体实际也是多种官能度异氰酸酯自聚物的混合物,以三聚体为主要成分。
HDI的自聚机理异氰酸酯基中,氮和氧的电子云密度大,电负性强;而碳的电子云密度小,显正电,所以碳便成为亲电中心,容易受到亲核试剂的进攻。在催化剂作用下,异氰酸酯基相互加成,引起聚合反应。下式表示HDI自聚反应的一般机理,其中A-B催化剂。可看出,HDI的自聚反应存在多种活性中间体,能够形成不同的反应产物,随外界条件的变化,HDI自聚产物中各组分的质量分数不同,异氰酸根质量分数也有差异。HDI的自聚产物有三聚体、二聚体、碳化二亚胺、线型多聚体和环状多聚体等。
HDI三聚体:六亚甲基二异氰酸酯(HDI)在催化作用下可以发生三聚反应。HDI 三聚体的异氰脲酸酯环的结构稳定, 在高温下不易分解, 因此它具有热稳定性好、 耐磨性好、 耐腐蚀性好等优点, 常作为聚氨酯固化剂被普遍用于家具、 汽车工业、航空工业和体育器材等领域中。合成工艺:在氮气的保护下, 向装有搅拌器、 温度计以及回流冷凝管的干燥四口圆底烧瓶中加入 HDI 单体 100g。搅拌10 ~15 min, 加热升温至70 ℃, 滴加0. 5 g 用醋酸丁酯稀释的催化剂, 在 0. 5 h 内滴加完毕, 保持温度在70 ~100 ℃之间, 保温反应约4 h。反应期间,每隔 1 h 用二正丁胺法测定反应溶液的—NCO值, 当—NCO含量降低至 30% ~ 40% 时, 加 1 g 苯甲酰氯,继续搅拌 0. 5 h 终止反应, 停止加热搅拌, 降温出料,得到无色透明的液体。
对HDI缩二脲的合成与表征进行了研究,主要包括以下几个方面:1.与传统本体聚合两步控温法比较,本体聚合一步控温法得到的HDI缩二脲固化剂白色不溶聚脲量较少。引入的高沸点极性非质子溶剂丙二醇甲基醚醋酸酯(PMA),能稳定存在于反应体系并改善HDI和水的相容性,完全压制白色不溶聚脲的产生。具体如下:一步控温法反应温度为130℃、反应体系内一次性加入占总反应物用量10%的溶剂、水在2小时内滴完时,能得到综合效果较好:无聚脲、澄清透明、HDI缩二脲质量分数为44.28%(脱除游离HDI算法)、缩二脲基相对含量达到11.03的HDI缩二脲固化剂。2.结合化学滴定法、气相色谱法(GC)、核磁共振法(1H-NMR)、凝胶渗透色谱(GPC)和质谱(MS)等化学分析方法,讨论了本体聚合时温度对HDI和水化学反应、对HDI缩二脲固化剂结构的影响。
三聚体相关的概念:1.加聚反应是把“C=C”键碳上的原子或基团上下甩,打开双键中的一键连起来。加聚反应的实质是通过加成反应而生成高分子的聚合反应,故它只能生成一种物质,即高分子化合物。2.除特种橡胶外,一般橡胶都是加聚反应的产物,且单体都是二烯烃,或两个含“C=C”键的化合物,故橡胶链节中有“C=C”,易氧化、老化。3.加聚反应所生成的高分子的名称是在单体名称前加上一个“聚”字。4.加聚反应所生成的高分子的链节与单体组成相同,结构不同,故其相对分子质量是单体的相对分子质量的整数倍。
三聚体类型的聚氨酯固化剂,由于其分子结构的关系,具有反应速度快,硬度高、力学性能优良等特性。无锡科思创三聚体多少钱
HDI(六亚甲基二异氰酸酯)缩二脲作为脂肪族聚氨酯固化剂,具备良好的耐候性,与多元醇或醋酸丁酯等溶剂良好的相容性,与含多元醇的聚合物固化后良好的耐溶剂性能,普遍用作涂料、粘合剂和弹性体。GPC结果表明:HDI和水的三步主反应以及副反应有着各自的化学反应活化能,而且在体系内是并列发生的;温度从120oC升高至130oC,四聚体和五聚体的含量增加;当温度从130oC升高至160oC时,HDI缩二脲、四聚体和五聚体的含量基本不变,脲基二异氰酸酯的含量增加。、无锡科思创三聚体多少钱
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