1. Apa itu prapolimer poliuretan?
Prapolimer poliuretan, juga dikenal sebagai prapolimer poliuretan, adalah produk setengah jadi polimer yang dibentuk oleh reaksi proporsional poliisosianat dengan poliol (polieter atau poliester), yang mana gugus fungsi reaktifnya tetap sama di kedua ujung rantai molekul. Ini bukan produk akhir, melainkan zat antara yang dapat direaksikan lebih lanjut dengan pemanjang rantai, pengikat silang, atau zat aktif lainnya untuk membentuk bahan poliuretan akhir. Metode prapolimer (juga dikenal sebagai metode dua-langkah) adalah jalur sintesis paling umum dalam industri poliuretan. Struktur molekul dan sifat mekanik metode prapolimer lebih terkontrol dibandingkan metode satu-langkah, yang mana semua bahan mentah bereaksi bersama.
Abstrak: Prapolimer poliuretan merupakan zat antara aktif yang dibentuk oleh reaksi parsial isosianat dan poliol. Inti dari proses ini adalah "metode prapolimer (dua-langkah), yang memerlukan rantai panjang atau ikatan-silang untuk memperoleh produk poliuretan akhir.
2, Bahan baku inti: pemilihan isosianat dan poliol.
Dua bahan baku dasar untuk pembuatan prapolimer adalah poliisosianat dan poliol oligomer. Poliisosianat yang umum digunakan meliputi toluene diisocyanate (TDI), diphenylmethane diisocyanate (MDI), isophorone diisocyanate (IPDI), hexamethylene diisocyanate (HDI), dll. TDI dan MDI biasanya digunakan sebagai prapolimer NCO akhir, sedangkan HDI dan IPDI banyak digunakan dalam pelapis kelas atas dan sistem berbasis air karena sifatnya sifat anti-menguning. Dalam kasus poliol, polieter poliol (seperti polietilen glikol, polipropilen glikol, dan tetrahidrofuran glikol) digunakan dalam sistem lunak, sedangkan poliol poliester (seperti polibutilen adipat) digunakan dalam sistem keras yang memerlukan ketahanan terhadap cuaca dan kekuatan mekanik. Nilai hidroksil, nilai asam, kadar air dan kandungan ion logam bahan baku secara langsung mempengaruhi kualitas prapolimer.
Abstrak: Isosianat menentukan kekerasan dan reaktivitas prapolimer, poliol menentukan sifat segmen lunak dan penggunaan akhir, serta kemurnian dan perlakuan awal bahan mentah adalah langkah pertama dalam menyiapkan prapolimer yang memenuhi syarat.
3, Prinsip reaksi: secara bertahap tambahkan gugus isosianat dan hidroksil
The synthesis of polyurethane prepolymers is basically a gradual addition reaction between isocyanate groups (-NCO) and hydroxyl groups groups (-OH) to form amino ester bonds (-NHCO-). This is an exothermic reaction in which the order of reaction activity is: primary alcohol-OH>secondary alcohol-OH>phenol-OH; phenol-OH; -NCO activity on aromatic rings>- NCO activity on cycloalkanes>- Aktivitas NCO pada hidrokarbon lemak. Reaksi kompetitif dapat terjadi sebagai respons terhadap gugus fungsi yang berbeda. Oleh karena itu, perlu diarahkan arah reaksi dengan mengontrol rasio bahan baku dan kondisi teknologi. Penambahan katalis, seperti senyawa organotin oktat dan stannous oktoat serta dibutiltin dilaurat, dan triamina, seperti trietilendiamina dan trietilamina, dapat mempercepat reaksi secara signifikan.
Reaksi kimia prapolimer sintetik adalah adisi bertahap dari reaksi adisi bertahap eksotermik antara -NCO dan -OH untuk membentuk ikatan amino ester. Perbedaan aktivitas kelompok dan pemilihan katalis merupakan faktor kunci yang mengendalikan arah reaksi dan laju reaksi.
4. Persiapan prapolimer terminal NCO (penggunaan umum)
Prapolimer NCO akhir adalah jenis yang paling umum digunakan dalam industri, dan pembuatannya melibatkan isosianat berlebih untuk mempertahankan gugus-NCO bebas di kedua ujung rantai molekul reaksi. Proses tipikalnya adalah pertama-tama dehidrasi dalam ruang hampa (biasanya 120 derajat, vakum selama 2-3 jam), dinginkan, lalu perlahan-lahan teteskan polialkohol ke dalam poliisosianat berlebih, aduk di bawah perlindungan nitrogen. Pada saat yang sama, hilangkan panas dari reaksi tepat waktu untuk menjaga suhu antara 40 dan80 derajat. Tahi lalat NCO umumnya dikontrol antara 1,5:1 dan 3:1, dan produk akhir kandungan NCO bebas umumnya 3% hingga 12%. Selama reaksi, sejumlah kecil pelarut (misalnya aseton, etil asetat, toluena) dapat ditambahkan untuk mengatur viskositas, atau inhibitor polimerisasi (misalnya benzena sulfonil klorida) dapat ditambahkan untuk mencegah pembentukan gel. Titik akhir reaksi ditentukan dengan mengukur kandungan NCO, dan reaksi dihentikan ketika nilai teoritis tercapai.
5, Persiapan Prapolimer OH Akhir.
Tidak seperti prapolimer NCO terminal, prapolimer OH terminal memungkinkan kelebihan poliol mempertahankan gugus hidroksil (-OH) di kedua ujung rantai molekul reaksi. Metodenya mirip dengan NCO akhir, hanya saja rasio bahannya dibalik --terlalu banyak poliol, tidak cukup isosianat, dan rasio molar NCO dikontrol antara 0,8:1 dan 1:1. Karena reaktivitas gugus hidroksil jauh lebih rendah dibandingkan gugus isosianat, prapolimer hidroksil terminal memiliki stabilitas penyimpanan yang baik dan tidak mudah untuk berpolimerisasi sendiri. Mereka biasanya digunakan sebagai bagian utama atau lunak dari perekat dua komponen. Dalam aplikasi praktis, prapolimer OH terminal biasanya diperoleh dengan memperluas rantai lebih lanjut dengan sedikit kelebihan dietilen glikol berdasarkan prapolimer terminal NCO.