聚氨酯合成過程中所涉及到基本化學(xué)反應(yīng)（聚氨
1、基本原理
二異氰酸酯分子中含有的異氰酸酯基（-NCO），是一種具有重疊雙鍵排列的高度不飽和的結(jié)構(gòu)，所以它有較高的反應(yīng)活性。根據(jù)Baken等人提出的異氰酸酯基團(tuán)的電子共振理論，可以得出由于-NCO的共振作用，使其電荷分布不均勻，產(chǎn)生了親核中心和親電中心。其電子共振結(jié)構(gòu)表示如式1-1。
由于N、C和O的電負(fù)性順序是O＞N＞C，所以氮原子和氧原子的電子云密度較大，表現(xiàn)為強(qiáng)的負(fù)電性，容易與親電試劑進(jìn)行反應(yīng)。與此相反，由于兩端強(qiáng)電負(fù)性原子的作用，使得碳原子的電子云密度降低，表現(xiàn)出較強(qiáng)的正電性，成為親電中心。因此，二異氰酸酯非常容易和含有氫原子的化合物進(jìn)行反應(yīng)。在合成聚氨酯的反應(yīng)中，主要發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)有：氨酯基的生成、脲基的生成、脲基甲酸酯基和縮二脲基的生成等。
2、生成氨酯基的反應(yīng)
生成氨酯基的反應(yīng)主要是二異氰酸酯與大分子二醇及其擴(kuò)鏈劑的反應(yīng)，是TPU合成的主要反應(yīng)，其反應(yīng)如1-2：
3、生成脲基的反應(yīng)
脲基的反應(yīng)主要是二異氰酸酯與水的反應(yīng)，如1-3所示：
在聚氨酯生產(chǎn)過程中，必須嚴(yán)格控制體系中的水份含量，其原因有水作為雙官能反應(yīng)物與異氰酸酯反應(yīng)，生成脲基于聚氨酯中，它是一種單體；其次，水的相對(duì)分子質(zhì)量只有18，在聚氨酯制品聚合過程中，體系中只要含有少量的水，將對(duì)產(chǎn)品的性能產(chǎn)生重要的影響；第三，異氰酸酯-水反應(yīng)生成二氧化碳?xì)怏w，會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品發(fā)泡等。
4、生成脲基甲酸酯的反應(yīng)
二異氰酸酯基與氨酯基反應(yīng)生成脲基甲酸酯的反應(yīng)如式1-4：
脲基甲酸酯基在聚氨酯中產(chǎn)生支鏈和交聯(lián)，它們影響聚合物特性和加工選擇，例如溶液應(yīng)用。因此通常需要避免。然而，有時(shí)將脲基甲酸酯基引入聚氨酯制品中，提供化學(xué)交聯(lián)產(chǎn)品，可以改善制品的某些性能。
5、生成縮二脲基的反應(yīng)
異氰酸酯基與脲基反應(yīng)形成縮二脲基，如式1-5：