聚氨酯的化学反应式是什么？

聚酯（即聚氨酯），是分子结构中含有—NHCOO—单元的高分子化合物，该单元由基和羟基（二元或多元酯与二元或多元羟基化合物） 反应而成，反应式如下：

聚氨酯合成化学 聚氨酯的合成工艺及应用聚氨酯合成化学 聚氨酯的合成工艺及应用


聚氨酯合成化学 聚氨酯的合成工艺及应用


聚氨酯合成化学 聚氨酯的合成工艺及应用


—N=C=O + HOˉ → —NH-COOˉ

聚氨酯化学反应

酯涉及的化学反应汇总及应用简述

反应原理

酯基（-NCO）的高度不饱和的结构，决定了它有较高的反应活性。根据Baken等人的酯基团的电子共振理论，可以得出由于-NCO的共振作用，使其电荷分布不均匀，产生了亲核中心和亲电中心。其电子共振结构表示如下：

氮碳氧原子的电负性顺序是O＞N＞C，所以氮原子和氧原子的电子云密度较大，表现为强的负电性，容易与亲电试剂进行反应。与此相反，由于两端强电负性原子的作用，使得碳原子的电子云密度降低，表现出较强的正电性，成为亲电中心。因此，非常容易和含有氢原子的化合物进行反应。

一、聚氨酯合成过程中涉及的基本化学反应

1、NCO和羟基的反应

NCO和羟基的反应是聚氨酯工业中重要的反应之一，可以说是聚氨酯工业的基础。主要生成氨酯基，其反应主要发生在酯与多元醇及其小分子醇之间的反应，是聚氨酯合成的主要反应，其反应如下所示：

2、NCO和水的反应

NCO和水的反应是聚氨酯泡沫的主要反应之一，其主要的应用是利用生成的二氧化碳来给聚氨酯制品发泡，也是聚氨酯工业中重要的反应，反应主要生成脲基。在普通聚氨酯产品合成过程中，须严格控制醇、胺、溶剂中的水份含量，其原因有水作为双官能反应物与酯反应，生成脲基于聚氨酯中，它是一种单体，影响反应的继续进行；其次，水的相对分子质量较小，在反应体系中只要含有少量的水，将会消耗大量的NCO，影响配方的准确性，会对产品的性能产生不利的影响；还有就是酯与水的反应生成二氧化碳，导致不需要发泡的产品发泡等不利影响。需要特别指出的是，即使在聚氨酯泡沫的生产合成过程中水分的含量也要严格控制，不然对泡孔的控制将不确定，同时与水反应会释放出大量的热量，可能会使制品出现烧焦等不良现象。其具体反应如下所示：

3、NCO和氨基的反应

NCO和氨基的反应也是聚氨酯合成工业主要化学反应之一，其主要的应用产品主要在CPU、水性聚氨酯、固化剂以及双组份聚氨酯等领域。具体应用实例将在今后的内容中以专题的形式进行分享交流。需要特别指出的是，在NCO与氨基的反应中，需要严格控制反应温度，因为NCO和胺的反应较快，温度太高容易产生凝胶等不良影响。

NCO和羧基的反应是聚氨酯工业中应用较少的反应之一，主要过程是现生成稳定性较的酸酐，然后分解成脲和二氧化碳。

求化学达人，聚氨酯是怎么合成的

求化学达人，聚氨酯是怎么合成的

由有机或多酯与或多羟基化合物加聚而成

-N=C=O+HO-→-NH-COO-

O=C=N-R-N=C=O+HO-R-OH→

有人能帮我写出聚氨酯的合成反应吗

聚酯（聚氨酯）是通过加成聚合反应制成的。在该加成聚合反应中，除或多酯与含有两个或多个羟基官能团的化合物反应外，尚可与其它含有活波氢的化合物进行反应，生成性能各异的特征化学链节，从而使聚氨酯制品的性能可满足不同应用的要求。

水性聚氨酯树脂的水性聚氨酯的合成原理

合成水性聚氨酯，一般先将、低聚物二醇（或多元醇）和扩链剂预先反应，制备一定分子量的预聚体或高分子量聚氨酯树脂后，再采用相转移法将其溶解或乳化于水中。水性聚氨酯的合成方法主要有以下几种。

水性聚氨酯是以水代替作为分散介质的新型聚氨酯体系，也称水分散聚氨酯、水系聚氨酯或水基聚氨酯。水性聚氨酯以水为溶剂，无污染、安全可靠、机械性能优良、相容性好、易于改性等优点。

聚氨酯合成方法

巨型水性聚氨酯乳液[1]以水作溶剂或者作分散介质，体系中不含或含很少量的，酯和多元醇缩合生成聚氨酯的乳液。 这是一类非常重要的缩聚物，水性聚氨酯乳液具有无毒、不污染环境、节能、易作等优点，在工业上（包括黏合剂和涂料等）有着广泛的应用。因此，它正逐步成为当今聚氨酯领域发展的重要方向。从20世纪60年代水性聚氨酯被用做涂料开发出来到80年代，美、德、日等国的一些聚氨酯产品已从试制阶段发展为实际生产和应用，一些公司如德国的Bayer公司、Hoechst公司、美国Wyandotle化学公司、日本的Dic公司走在前列。国内水性聚氨酯产品品种少、性能不佳，每年仍需大量进口，因此需开发高质量的产品以满足国内的迫切需要。由于聚氨酯的疏水性很强，必须采用新的合成方法制备PU乳液，水性聚氨酯的合成过程主要为：①由低聚物多元醇、扩链剂、形成中高相对分子质量的PU预聚体；②中和后预聚体在水中乳化，形成分散液。各种方法在于扩链过程的不同。聚氨酯乳液的制备方法有两大类：外乳化法和内乳化法。

1.外乳化法

该方法是使用早的制备水性聚氨酯的方法，外乳化法就是在乳化剂、高剪切力存在下强制乳化的方法，早为Pschlack发明，1953年杜邦公司的W.yandott采用此法合成了PU乳液。其合成工艺是先将聚醚二醇和有机酯合成PU预聚体，再以小分子二元醇或二胺扩链，得到PU的有机溶液，然后于强烈搅拌下，逐渐加入适当的乳化剂的水溶液，形成一种粗粒乳液，后送入均化器，形成粒径适当的乳液。但因该方法存在反应时间长，乳化剂用量大以及乳液颗粒粗而导致储存性，胶层物理机械性能不佳等缺点，目前生产基本不用该方法。后来发展起来的一种叫做低温封蔽法制备PU乳液的方法，可减少乳化剂的用量且制得稳定性好的乳液。该方法是将端-NCO预聚体用肟、内酰胺、NaHSO3、乙酰乙酸酯等封端剂封端后，与多元胺一起分散于含乳化剂的水溶液中，形成一种稳定的PU乳液。

2.自乳化法

制备稳定的PU乳液主要是通过自乳化法，其关键是在聚氨酯的分子骨架中引入亲水基团。亲水基团是通过亲水单体扩链而进入PU分子骨架的，它由成盐基团和成盐试剂组成。根据亲水基团的类型用该法制得的水性PU乳液可分为阴离子型、阳离子型、两性型和非离子型4种，其中以阴离子型占主导地位。自乳化型PU乳液的制备工艺有很多种，制备方法主要分为丙酮法、预聚物分散法、热熔法、酮亚胺/酮连氮法，其共同特点是首先制备相对分子质量适中、端基为NCO或封闭NCO的PU预聚体，区别主要在扩链过程中。目前工业生产中为重要的方法为丙酮法和预聚体分散法(或称预聚体混合法)。其合成工艺如下。

2.1丙酮法

丙酮法是由德国Bayer公司Ddieterich研究成功的。Ddieterich首先将聚醚或聚酯二元醇与酯制成预聚体，加入适量的丙酮降低粘度后，用N-甲基扩链,再加入丙酮降低粘度,然后加入离子化试剂,搅拌离子化。将离子化的PU分散到含80%丙酮、20%水的介质中，后蒸除丙酮，即可制得粒径为0.03～100μm的水乳型聚氨酯。丙酮法先制得含NCO端基的高粘度预聚体，再加入丙酮以降低粘度，然后用亲水单体扩链，在高速搅拌下加入水中，通过强力剪切作用使之分散在水中，乳化后减压蒸馏回收溶剂即可制得PU水分散体系。

安徽大学齐正旺[2]以丙酮法制备了WSPU。WSPU是一种形状聚氨酯,一种新型的功能材料。它具有形变量大、容易加工、转变度可调控、可降解及生物相容性好等一系列优点。制备工艺如下：在四口瓶中依次加入聚已内酯二醇（PCL）和2，4-（TDI），搅拌通氮下于80℃下反应3h,加入少量丙酮溶剂，搅拌10min后，再加入催化剂、二羟（DMPA）和交联剂三羟(TMP)反应4h,即制得PU预聚体。将聚氨酯预聚体在快速搅拌下加入5min,随后加入计算量水乳化，10min后减压抽去丙酮，制得固含量为30%WSPU乳液。对WSPU处理加工进行样品测试。后得出合成PCL分子量在5000时,乳液性能稳定,它的形状记忆恢复率达到95%。

四川理工学院张发兴，卫晓利[3]先合成亲水扩链剂DHPA，然后制备磺酸型WPU微乳液。其合成工艺为：将一定量的Ng210和IPDI加入装有冷凝回流管、电动搅拌和温度计的四口烧瓶中，加适量催化剂二，升至所需温度反应一定时间，用（已标定）滴定法测定预聚体中NCO-的含量是否达到理论值（若达到理论值则停止预聚反应，未达到理论值则继续反应直到达到理论值为止），降至合适的温度，加入一定量的N-甲基-2-酮溶解的DHPA反应一定时间,加入少量丙酮稀释,经中和,在快速搅拌条件下加去离子水进行分散,后减压蒸馏除去丙酮,得到稳定的磺酸型WPU微乳液。相对于常规的羧酸型WPU微乳液，磺酸型WPU微乳淮具有更高的固含量和更低的表面张力，且具有较好的低温、高温及室温稳定性。

山东大学王翠,吴佑实,吴莉莉[4]采用丙酮法制备了水性聚氨酯乳液。其合成工艺如下：在装有电动搅拌器、回流冷凝管、温度计、氮气进出口的500ml四口烧瓶中，加入110℃真空脱水的聚酯二元醇，在60℃是加入计量的MDI丙酮溶液反应10～20min,然后加入DMPA的DMF溶液，搅拌5～10min后向其中加入剩余MDI,滴加催化剂,继续保温反应50～90min，待反应至—NCO含量达理论值时（滴定法测定），加入TEA成盐。待体系中酯含量少于0.2%时反应结束，取出降温至30℃以下，然后将一事实上量的水快速加入体系中并高速搅拌1h。若要再度进行扩链，则在加水前加入。后，减压蒸馏脱去低沸点溶剂（丙酮）即得水性聚氨酯成品。

丙酮法制备水性PU的优点是反应易于控制，重复性好，乳液粒径易控制，乳液质量高，是目前使用多的方法之一，尤其是PU分子量大时耗费大量的且难以回收，工艺复杂、成本高。危险性大。

.2预聚体分散法

该方法是近年来发展起来的。它是先将亲水单体引入到聚合物中，离子化，制得含离子键的PU预聚物，然后将其分散到水中，形成预聚物乳液，后用二胺在水相中进行扩链而制得PU乳液。该方法工艺简单，无需大量的，可制得有支化度的PU乳液，但仅限于特殊的端-NCO预聚物，此预聚物主要由低活性的脂肪族酯制得的预聚体。

德国Bayer公司的一项专利里,将丙氧基化2-烯-1,4-丁二醇与的加成物(Mw301)15.2g于80℃加入到聚乙二醇酯二醇（Mw2143）429g中，混合物均匀加入87.5gMDI,80℃反应至NCO含量为1.6%得到含基团的聚氨酯预聚体，将该预聚体在浓度为2.3%的基异水溶液842g乳化得到固含量为38%粘度为8pa·s的聚氨酯乳液。

陕西科技大学吴雄虎，杨承杰，丁绍兰[5]采用（IPDI）、聚二醇(PPG)、聚已二酸丁二醇酯多元醇（PTAd）、聚醚多元醇（PTMG）和二羟（DMPA）等为原料，采用预聚体分散法，合成了水性聚氨酯皮革光亮剂。合成工艺如下：在装有电动搅拌器、回流冷凝器、温度计、氮气装置的四口烧瓶中，加入低聚物多元醇、IPDI和少量的催化剂,在氮气的保护下于一定温度下反应2h左右，至NCO含量接近理论值时,加入DMPA、TMP继续反应2h左右，至NCO含理达理论值，得到预聚体，降温至50℃，加入计量的TEA和适量的丙酮，充分搅拌后，倒出预聚体，在高速剪切下，加水乳化后，加入扩链，得到阴离子水性聚氨酯分散液。后减压蒸出丙酮。

科学院杜辉，赵雨花，王军威[6]等采用预聚体分散法制备了一系列聚二醇（PCDL）型水性聚氨酯（WPU）胶粘剂。其合成方法如下：将PCDL和含磺酸基的聚酯二醇加入到装有机械搅拌器、温度计和回流冷凝管的四口烧瓶中，于100～120℃真空脱水至含水量低于0.5%；然后在50～60℃条件下加入计量的酯和溶剂丙酮，并维持此温度反应一段时间后，加入1，2-二羟（DMPA）和1，4-丁二醇（BDO）继续反应；待反应液中-NCO含量与设计值基本相符时，加入TEA中和羧基，之后加入蒸馏水强烈搅拌进行乳化分散，并加入进一步扩链；后，减压脱除丙酮，即制得PCDL型WPU乳液胶粘剂。

四川大学成丰，向玲，于剑昆[7]等预聚体分散法，以二羟（DMPA）、蔗糖为亲水链剂和交联剂制备了一种种鞋用水性聚氨酯胶黏剂（WBPU）。WBPU合成工艺如下：将已脱水的聚乙二醇（PEG-1000）、二羟的N-甲基-2-酮溶液（DMPA/NMP，1/1W/W），加入到装有搅拌机、回流冷凝管、水银温度计、氮气进出口的四口烧瓶中，温度调至60℃后，再加入（IPDI）及不得催化剂-M，在氮气保护下，待体系混匀反应0.5h后,加热升温至80℃均匀搅拌反应2h,然后，温度降低至60℃，再逐步加入1，4丁二醇以及蔗糖，反应1h后，加入计量的γ-氨丙基三硅烷（KH-550），反应过程中视体系粘度大小加入适量，当NCO值达到理论值终止反应（滴定法判断反应终点），得到聚氨酯预聚体。将降温至（255℃）的聚氨酯预聚体加入到三（TELA）的水溶液剪切乳化，整个乳化过程在冰水浴进行，待搅拌均匀后，另入进行中和成盐，剪切乳化反应40min，后减压蒸馏脱除溶剂，得到固含理为50%左右的水性聚氨酯乳液。

综上所述采用预聚物混合法制备的水性聚氨酯其工艺相比丙酮法简单，是无须使用。使成本降低，但产品质量不如丙酮法，且只适用于脂肪族水性聚氨酯的合成。

2.3熔融分散法

这是无溶剂制备水性聚氨酯的方法。熔融分散法[8]是指把异酸酯的加聚反应和氨基的缩聚反应紧密地结合起来，先合成含亲水基团的端酯的预体，然后在高温下（130℃）和过量的脲反应生成缩二脲，再在甲醛水溶液中反应进行羟甲基化，得到高分子量的聚氨酯。该法能耗较高。

2.4酮亚胺和酮连氮法

酮亚胺和酮连氮法[9]是指预聚体与被酮保护了的二元胺(酮亚胺体系)或肼(酮连氮体系)混合后,再用水分散,分散过程中酮亚胺、酮连氮以一事实上速率水解，释放出游离二元胺或肼与分散的聚合物微粒反应，得到的水性聚氨酯-脲具有良好的性能。该法制备的涂膜较好。

3.结语

此外，PU乳液的合成方法还有与水直接混合法、固体自发分散法等。以上各种方法都有各自的优缺点，相比较而言，丙酮法成熟一些，由于预聚体分散法合成工艺简单，所以预聚体分散法的前景更好。水性PU的发展日新月异,总的发展趋势是向高性能、低成本方向发展。国外各大公司对PU乳液产品的品种、数量、性能等都作了大力地开发。国内PU乳液的研制开发水平相对较低,主要是受到国内化工基础薄弱的限制。我们应该在基础原料生产和产品研制开发上向国外靠拢,大力研制开发新品种,提高国内PU乳液生产的能力和合成工艺水平。

聚氨酯的合成

聚氨酯树脂作为一种具有高强度、抗撕裂、耐磨等特性的高分子材料,在日常生活、工农业生产、医学等领域广泛应用。用来制备聚醚型聚氨酯。聚合方法随材料性质而不同。合成弹性体时先制备低分子量二元醇，再与过量芳族酯反应，生成酯为端基的预聚物，再同丁二醇扩链，得到热塑弹性体；若用芳族二胺扩链并进一步交联，得到浇铸型弹性体。

聚氨酯硬泡组合聚醚的化学组成

聚氨酯硬泡组合聚醚，俗称聚氨酯白料，是由聚醚多元醇或聚酯多元醇或/及小分子多元醇、发泡剂、匀泡剂、催化剂、阻燃剂、多元胺或水等扩链剂或交联剂等17种成分组成。

聚氨酯硬泡聚合MDI，俗称聚氨酯黑料，是酯1种成分。

聚氨酯黑白料通过聚氨酯设备混合，经高压喷涂现场发泡而成的高分子聚合物，即聚氨酯硬泡体。

聚氨酯硬泡体是一种具有保温与防水功能的新型合成材料，其导热系数低，仅0.022～0.024W/（m·Κ），相当于挤塑板的一半，是目前所有保温材料中导热系数的。

聚氨酯硬泡体主要应用于建筑外墙聚氨酯发泡保温、屋面聚氨酯发泡保温防水一体化、冷库聚氨酯发泡保温、粮库及各类顶棚聚氨酯发泡保温隔热等领域，还有太阳能热水器桶夹层保温层的灌注填充、保温水箱、车载手提冰箱、啤酒桶、防盗门、橱柜、板材、现场发泡包装、板材等也离不开聚氨酯硬泡体。