Question

氰氢酸的合成

Answer 1

聚氨酯是指具有氨基甲酸酯结构的高分子材料，生产反应见下图：

聚氨酯属于反应型高分子材料，同类的塑料还包括：环氧树脂、不饱和聚酯、酚醛塑料。其中的氨基甲酸酯基团是由异氰酸酯官能团-N=C=O和羟基-OH反应生成的。聚氨酯是由聚亚氨脂和多元醇在催化剂和其它助剂存在下加成聚合反应而生成。既然这样，聚亚氨酯是一个含有两个以上异氰酸官能团R-(N=C=O)n≥2的分子，而多元醇是一个含有两个以上羟基官能团R'-(OH)n≥2的分子.反应产物是包含有胺基甲酸酯基-RNHCOOR'-的聚合物.异氰酸酯会和任何含有活泼氢离子的分子发生反应。更重要的是，异氰酸酯会和水反应生成脲键并放出二氧化碳。它们还会和聚醚胺反应生成聚脲。商业制造时，液态异氰酸酯和包含多元醇、催化剂和其它助剂的混合物反应生成聚氨酯。这两种组分即通常所指的聚氨酯配方体系。北美称异氰酸酯为A组分，或叫“ISO”。多元醇和其它助剂的混合物被称为B组分，或叫“POLY,这种混合物有时也被称作树脂或树脂混合物。在欧洲，A组分和B组分正好相反。树脂混合的助剂可以包括链增长剂、交联剂、表面活性剂、阻燃剂、发泡剂、颜料和填料。
聚氨酯中第一个必不可少的的组分是异氰酸酯。含有两个异氰酸酯官能团的分子叫二异氰酸酯。这些分子也被称作单体，因为他们是用来生成含有三个以上异氰酸酯官能团的聚合异氰酸酯。异氰酸酯可以分成芳香族的，如二苯甲烷二异氰酸酯（MDI)或甲苯二异氰酸酯（TDI)；还有脂肪族的，如六亚甲基二异氰酸酯（HDI）或异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI).聚合的异氰酸酯如聚合二苯基甲烷二异氰酸酯,它是由含有二、三、四或更多异氰酸酯官能团（平均2.7个官能团）的分子混合组成的。异氰酸酯可以通过和多元醇反应生成一种预聚物。当异氰酸酯和羟基官能团的化学当量比率大于2：1时，生成一种准预聚物，当其当量比率等于2：1时，生成真正的聚合物。异氰酸酯的比较重要的性质包括分子结构、NCO含量，功能特性和粘度。
聚氨酯中另一个必不可少的的组分是多元醇。含有两个羟基官能团的分子叫做二元醇，含有三个羟基官能团的分子叫做三元醇，依此类推。在生产实践中，多元醇被分为短链或低分子量链增长剂和交联剂如乙二醇(EG),1,4-丁二醇(BDO),二乙基乙二醇(DEG),甘油,和三羟甲基丙烷(TMP).多元醇是一种特殊的聚合物。是由氧化丙烯（PO)、氧化乙烯（EO)、催化加成到含有羟基或胺基的有机物上，或由二元酸如脂肪酸和二元醇如乙二醇或二丙醇（DPG)缩聚而成。PO，EO加成而制得的多元醇为聚醚多元醇。通过缩聚反应制得的多元醇为聚酯多元醇.引发剂、增长剂、和多元醇分子量的不同大大影响聚氨酯的物理状态和物理性质。多元醇的比较重要的特性包括它们的分子架构、引发剂、分子量、羟基含量、功能特性和粘度。
表面活性剂用于在发泡过程中改善聚合物的特性。用于乳化液体组分，调节气泡的大小，和稳定气泡的结构以防塌陷和表面缺陷。硬质泡沫表面活性剂用于生成很小的气泡和很高的气泡含量.软质泡沫表面活性剂用于稳定反应物质同时增大气泡含量以防止泡沫皱缩。选用表面活性剂时要考虑使用的异氰酸酯、多元醇、组分的兼容性、系统的反应性、工艺条件和设备、工具、部件形状和制品重量等影响因素。.聚合反应使用的催化剂有：叔胺如二甲氨基环己烷，或有机金属化合物如：月桂酸二丁基锡、辛酸铋。此外，催化剂的选用可以考虑其是否有利于聚氨酯（凝胶）反应,如1,4二氮杂双环[2.2.2]辛烷(也叫DABCO或TEDA),或脲(鼓泡)反应,如二（2-二甲）醚,或者只是催化异氰酸酯的三聚反应,例如辛酸钾.
聚氨酯最吸引人的一个特性是它们可以做成泡沫。发泡剂如水和几种卤化物如HFC-245fa(1,1,1,3,3-五氟丙烷)和HFC-134a(1,1,1,2-四氟乙烷),以及碳氢化合物如正戊烷,被加入到树脂组分当中，或者从辅助途径加入。水和异氰酸酯反应生成二氧化碳气体，生成的气体填充并且扩展搅拌过程中产生的气泡。.反应分为三个步骤.：一个水分子和一个异氰酸官能团反应生成一个氨基甲酸。氨基甲酸不稳定，会分解成为一个二氧化碳和一个胺,生成的氨和更多的异氰酸酯反应生成脲。水的分子量很小，所以即使很少量的水它的摩尔比也很大，也会产生很大量的脲。脲在反应组分中的溶解性很差就会形成一种含有聚脲的独立的固相.这种聚脲相的浓度和结构T会极大地影响聚氨酯泡沫的性质。选用卤化物和碳氢化合物时要确保其沸点接近室温。因为聚合反应是放热反应，这些发泡剂在反应过程中挥发成气体。它们填充和扩展蜂窝状的聚合物体系，形成泡沫。要知道的是，发泡剂不能产生气泡，它们只是扩散到由搅拌过程中形成的气泡当中。实际上，高密度微孔泡沫可以在不添加发泡剂，而只是在使用前对树脂组分预先进行机械发泡。