聚氨酯泡沫塑料——高化实验报告.pdf

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1、高分子化学实验报告聚氨酯泡沫塑料的制备2011011743分1黄浩一、实验目的1.了解制备聚氨酯泡沫塑料的反应原理。2.了解各组份的作用及影响。二、实验原理本实验是使用聚醚与异氰酸酯扩链生成预聚体，并利用水和异氰酸酯的反应来发泡并进一步延长分子链，最终生成多孔松软的发泡塑料。聚氨酯泡沫塑料的合成可分为三个方面：1.预聚体的合成。由二异氰酸酯单体与聚醚330N反应生成含异氰酸酯端基的聚氨酯预聚体。2.发泡与扩链。在预聚体中加入适量的水，异氰酸酯端基与水反应生成氨基甲酸，随机分解生成一级胺与CO2，放出

2、的CO2气体上升膨胀，在聚合物中形成气泡，并且生成的一级胺可与聚氨酯、二异氰酸酯进一步发生扩链反应。3.交联固化。游离的异氰酸酯基与脲基上的活泼氢反应，使分子链发生交联形成体型网状结构。在本实验中，合成的是软质泡沫塑料，交联反应相对较少，但也存在。聚氨酯泡沫塑料的软硬取决于所用的羟基聚醚或聚酯，使用较高分子量及相应较低羟值的线型聚醚或聚酯时，得到的产物交联度较低，制得的是线性聚氨酯，为软质泡沫塑料；若用短链或支链的多羟基聚醚或聚酯，所得聚氨酯的交联密度高，为硬质泡沫塑料，伸长率1高分子化学实验报告小

3、于10%，复原慢；此外还有半硬质泡沫塑料，性能在上述两种之间。除了软硬之外，泡沫塑料还有开孔和闭孔之分，前者类似于海绵，具有相互联通的小孔结构，而后者则是由高聚物包裹起来的气囊所构成。在发泡塑料中，多孔结构可以由聚合本身放出，也可以加入发泡剂，如碳酸氢铵、挥发性溶剂，或者直接在预聚物中吹入气体。聚氨酯属于聚合反应本身产生气体，异氰酸酯可以与任何带有活泼氢的物质反应，当与水反应时，会产生二氧化碳和有机胺类，后者会继续与异氰酸酯反应，即扩链。在泡沫塑料的制备过程中，也会使用催化剂，二价的有机锡、锌盐或三

4、级胺，都能活化异氰酸酯。聚氨酯泡沫塑料有三种制备方法，分别是预聚体法、半预聚体法和一步法，前两者是先聚合、扩链生成预聚体，再进行发泡、交联等，适于制备硬质泡沫塑料。本实验是使用一步法，所有料一次加入，扩链、发泡、交联同时进行，对配方和条件要求较高。三、实验背景聚氨基甲酸酯分子中具有强极性基团，使它与聚酰胺有某些类似之处，聚合物中存在着氢键，使它具有高强度、耐磨、耐溶剂等特点，而且可通过改变单体的结构、分子量等，在很大范围内调节聚氨酯的性能，使之在塑料、橡胶、涂料、粘合剂、合成纤维等领域中有着广泛的用

5、途。聚氨酯可以制成纤维、涂料、橡胶、热塑弹性体、粘合剂、生物医用材料：聚氨酯涂料由于其漆膜的粘附性很好，可用来保护金属、橡皮、皮革、纸张和木材。聚氨酯橡胶具有特别好的耐磨性、撕裂强度、耐臭氧、紫外线和油，因此用来生产汽车和飞机轮胎。聚氨酯泡沫塑料具有软质和硬质之分，这与所用原料、合成工艺以及用途要求有关。由于内部气孔的存在，可以有效阻断（吸收）声波、热辐射，因此它们具有保温、绝热和隔音等性能。聚氨酯粘合剂具有高度的极性和活泼性，这是由于其分子中含有异氰酸酯基和氨基甲酸酯基所致，因而对多种材料具有极高

6、的粘附性能。聚氨酯由于具有良好的细胞相容性，而且纯的聚合物无毒无害，因此可用作生物医用材料，如人工髓核等。四、实验药品1.聚醚330N：由甘油与环氧乙烷和环氧丙烷在碱性条件下聚合及精制而成，是一种高活性的三羟基聚醚，无色至微黄色透明粘稠液体，分子量在5000左右，本实验的聚醚2高分子化学实验报告330N的官能度为0.06mol/100g。正常使用不会对皮肤造成危害，必要时，需移走污染的衣装，并用肥皂及清水冲洗皮肤15分钟。2.二乙醇胺：无色粘性液体或结晶。有碱性，能吸收空气中的二氧化碳和硫化氢等气体

7、。易溶于水、乙醇，微溶于苯和乙醚，有吸湿性和腐蚀性，低毒。本实验中用来调节交联点密度，如果不使用二乙醇胺，则交联点密度过低，气泡极易逸出而不会形成泡沫塑料，但如果二乙醇胺的含量过多，则交联密度过大，粘度增大，气泡难以产生，因此需要一个合适的量。3.去离子水：与二异氰酸酯反应产生CO2，发泡剂。4.有机硅：表面活性剂，使气泡均匀。5.有机锡：催化剂，加速反应，活化异氰酸酯。6.混合异氰酸酯：平均分子量236，每分子有两个异氰酸酯基，在本实验中，应过量10%，因为从B料向A料转移时会有浪费。五、实验步骤

8、因实验材料的限制，我们只做了淡黄色软质泡沫塑料的制备。配方1：（标准配方实验）A料：端羟基聚醚330N100.23g二乙醇胺1.224g去离子水4.021g有机硅泡沫稳定剂0.505g有机锡催化剂0.767g4.0211.224B料：混合异氰酸酯(×2+0.06+×3)×0.5×236×1.1=70?18105操作1：在一塑料杯中加入A料各组分，共106.45g，混合均匀，为全组8人共用。我取了12.14gA料于一塑料杯中，另取7.98gB料于另一塑料杯，将B料迅速倒