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用于聚氨酯泡沫塑料的通用聚醚多元醇
1.聚醚二醇
任何含有二个活性氢的化合物,如乙二醇、丙二醇、一缩二乙二醇、二缩乙二醇、水等都可以作为聚氧丙烯二醇的聚合起始剂。用1,2-丙二醇作为起始剂。随着丙二醇含量的增加,丙二醇的相对分子量减小,相对分子质量增加,羟值增加。
它主要用于制备聚氨酯软泡、弹性体、粘合剂、纤维、合成革等。因为二羟基聚醚与二异氰酸酯反应产生了线型直链聚氨酯,因此可以提高泡沫的柔软度,延长其拉伸性能。聚醚类分子量越大,产品的柔软度、延伸率也越高。
2.聚醚三醇
聚醚三醇通常是由甘油(丙三醇)、三羟甲基丙烷等为起始剂,它是聚氨酯软泡、半硬泡和硬泡对聚醚的基本原料,聚氨酯软泡与硬泡对聚醚的相对分子量或羟值要求不同。软泡要求聚醚的相对分子量在3000~4000mgKOH/g左右,羟值在56mgKOH/g左右,硬泡的相对分子质量在300~400之间,羟值在450~550mgKOH/g之间。
聚氨酯泡沫在各种性能和用途上对聚醚多元醇有不同的要求。软泡聚醚多元醇通常为长链,低官能度聚醚。软泡配方的聚醚多元醇官能度通常是2~3,其相对分子量在2000~6500之间。通常情况下,通过1,2-环氧丙烷开环聚合或与环氧乙烷共聚反应得到聚醚三醇,通常通过甘油(丙三醇)作为起始剂,或与环氧乙烷共聚反应获得,其相对分子质量为3000~7000。它主要是作为辅助性的聚醚三醇与聚醚三醇混合制成的软泡配方。
在硬泡配方中,通常使用高羟值聚醚多元醇,这样可以产生足够的交联和刚性。硬泡聚醚多元醇的羟值一般是350-650mgKOH/g,其平均官能度一般在3以上。通常硬泡配方是2种聚醚混合,羟值在400mgKOH/g左右。聚醚多元醇作为起始剂,其官能度较低,其生成交联网络的速率要比高官能度聚醚多元醇慢,使硬泡发泡物料具有更好的流动性。
3.聚醚四醇
聚氧化丙烯四醇(四羟基聚醚)通常是由乙二胺基聚醚和季戊四醇聚醚多元醇两种类型组成的。四羟基聚醚通常被称为“胺醚”,由氧化丙烯开环聚合生成。该产品具有一定的叔胺碱和多羟基,可以加速异氰酸酯与异氰酸酯的反应速度,将其作为多元醇类原料,多用于硬泡现场喷涂配方。
因为季戊四醇为结晶型,与氧化丙烯的互溶性差,在聚合初期反应诱导期比甘油作为起始剂要长。季戊四醇醚多元醇主要用于普通硬泡配方,因为季戊四醇聚醚聚醚比三羟基聚醚基醚的工作度高,因此制备出的硬泡耐热性和尺寸稳定性较好。
4.五羟基聚醚
五羟基聚氧化丙烯醚也有两种,一种是以二亚乙基三胺(二乙烯三胺)为起始剂,与丙烯聚合形成五羟基含氮聚醚,具有自催化作用;另一种是以含有五个羟基的木糖醇为起始剂,通过催化与氧化丙烯聚合,生成五羟基聚醚。两种聚醚都可用于聚氨酯硬泡。因为五羟基聚醚具有较大的粘度,实际生产中通常将五官能度起始剂与低官能度起始剂混合,制成3~5的聚醚多元醇。
叔胺是一种二乙烯三胺基聚醚多元醇类化合物,因此可用于具有硬泡、半硬泡的交联剂,并与三羟基或四羟基等低官能度聚醚混合使用,可以制得尺寸稳定、压缩强度较高的硬泡,特别适合现场喷涂发泡配方。通常通过农副产品玉米芯等水解、氢化、结晶、纯化得到木糖醇,资源丰富,价格低廉。
由聚醚五醇制得的硬泡,其耐温性能和尺寸稳定性高于甘油型,而季戊四醇聚醚为基。
5.高官能度聚醚
六羟基聚醚是以山梨醇、甘露醇等六羟基化合物为起始剂,在KOH催化剂的作用下,在100~110℃温度下进行加压聚合。这种聚醚由于含有六个羟基,具有很高的官能度,因此得到的聚氨酯硬泡具有较大的交联度,产品耐油、抗热氧化和尺寸稳定性。国内山梨醇、甘露醇资源丰富,特别是在海藻制碘业中,甘露醇资源十分丰富。由于六羟基聚醚具有较高的官能度,粘度一般大于100Pa·s,因此,与其他发泡剂(异氰酸酯,发泡剂,催化剂等)的可溶性较差,给泡沫施工带来极大的困难。为了减少聚醚的粘度,在工业生产中经常使用混合起始剂,例如,采用山梨醇和甘油三酯混合起始剂,可使聚醚的实际官能度在3~6之间。
以蔗糖为起始剂,在氧化丙烯开环聚合时,得到官能度为8的蔗糖聚醚,这是一种高粘度浅棕色液体,制得的聚氨酯硬泡具有良好的耐热、压缩强度和尺寸稳定性。合成八羟基蔗糖聚醚时,由于蔗糖为结晶状,与氧化丙烯不能互溶,同时纯蔗糖聚醚的官能度高,粘度大,且与其他发泡组分相溶性差,所以在实际聚合中也采用混合起始剂。如以甘油与蔗糖混合为起始剂,或与其他低功能度的多羟基化合物混合作为启动剂。