化工本科毕业论文完整版

2026/4/23 18:13:27

洛阳理工学院毕业设计(论文)

医药和香料等行业中应用非常广泛。

物理性质(Physical Properties) 异佛尔酮二异氰酸酯可燃,具有强刺激性,密度 :1.056;熔点 :-60°C;沸点 :158°C (15 mmHg);折射率 :1.484;闪点 :>110°C;水溶性 :<0.1 g/100 mL (25°C);蒸汽压:0.04 巴 (20°C ) 。

化学性质(Chemical Properties) 是脂肪族不变黄异氰酸酯,与羟基、胺等含活泼氢化合物反应,可混溶于酯、酮、醚、烃类,但反应活性比芳香族异氰酸酯低。由丙酮经过环化制得异佛尔酮,再经过腈化、氨化和光气化反应制得。

主要应用于制备不泛黄聚氨酯涂料、弹性体、特种纤维以及粘合剂等,也用于有机合成。储存库房应通风、低温干燥;与含水物品、醇类、胺类分开储运。

2.1.5其它异氰酸酯 (HDI等)

其它异氰酸酯有l,6-已二异氰酸酯 (HDI)、苯二亚甲基二异氰酸酯 (XDI)、萘1,5-二异氰酸酯(NDI)等。后两种产品目前在国内市场应用不多,而HDI因为其耐黄性能良好的优点将替代TDI在涂料行业广泛使用,目前在一些车用高档漆中使用HDI已相当普及。

2.2多元醇

多元醇化合物是聚氨酯树脂的主要原料之一[4]。聚氨酯树脂要求的多元醇化合物,在其化学结构中含有两个以上羟基(-OH),分子量一般处在几百至几千范围内,是一种齐聚化合物。由于它分子中有羟基基团,所以也有人称这类化合物为多羟基化合物。

用于聚氨酯树脂的多元醇化合物主要包括聚醚多元醇、聚酯多元醇、丙烯酸类多元醇、蓖麻油类多元醇等。它在合成聚氨酯树脂中起着非常重要的作用。一般可通过改变多元醇化合物的种类、分子量、官能度与分子结构等调节聚氨酯树脂的物理化学性能。

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2.2.1聚酯多元醇

聚酯多元醇通常是有机二元羧酸(酸酐或酯)与多元醇(包括二元醇)缩合(或酯交换)或由内酯与多元醇聚合而成。二元酸有苯二甲酸或二甲酸酐或其酯、己二酸、卤代苯二甲酸等。多元醇有乙二醇、丙二醇、一缩二乙二醇、三羟甲基丙烷、季戊四醇等。不同品种的聚酯多元醇由于种类不同或制备工艺不一样,性质也不一样,对于聚酯多元醇比较重要的几个指标是羟值、酸值、水分、粘度、分子量、密度以及色度等。聚酯多元醇的特性及用途:聚酯型聚氨酯因分子内含有较多的酯基、氨基等极性基团,内聚强度和附着力强,具有较高的强度、耐磨性。

聚酯多元醇的制备采用间歇法,多元醇与二元酸或酸酐在140~200°C进行酯化和缩聚反应,常压蒸除生成的水、甲醇,在反应后期减压除去水,使反应向生成低酸值聚酯多元醇的方向进行。也可持续通入氮气等惰性气体以带出水,也可以加入甲苯、二甲苯等,回流时用分水器将生成的水缓慢带出。

芳香族聚酯多元醇是指由苯酐与二元醇或者三元醇(EG、PG、DEG、DPG、TMP、NPG、MPD、BDO、HDO)聚合得到的聚酯多元醇,由于分子中含有苯环刚性基团,可以起到增强作用,且价格较已二酸聚酯便宜,因此用于替代或部分替代的乙二酸聚酯,用于硬质泡沫,胶粘剂和弹性体。有增加制品强度,耐热性及降低成本的作用。

2.2.2聚醚多元醇

聚醚多元醇(简称聚醚,统称PPG)是环氧丙烷的重要衍生产品,是合成聚氨酯的主还要原料之一。聚醚多元醇的发展是由20世纪30年代开始的[5],它最初应用于非离子表面活性剂领域。

聚醚多元醇是由起始剂(含活性氢基团的化合物)与环氧乙烷(EO)、环氧丙烷(PO)、环氧丁烷(BO)等在催化剂存在下经加聚反应制得。聚醚产量最大者为以甘油(丙三醇)作起始剂和环氧化物(一般是PO与EO并用),通过改变PO和EO的加料方式(混合加或分开加)、加量比、加料次序等条件,生产出各种通用的聚醚多元醇。聚醚多元醇最大的用途是生产聚氨酯塑料;其次用做表面活性剂,如泡沫稳定剂、制造工业消泡剂、

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原油破乳剂、油井酸处理润湿剂及高效低泡洗涤剂等;也用作润滑剂、液压流体、热交换流体及淬火剂、乳胶发泡剂、多种切削和牵伸剂组分及专用溶剂等。产品丰富,归纳起来分为两类:通用型聚醚多元醇和特种聚醚多元醇。

通用型聚氨酯多元醇是指含活泼氢的化合物作起始剂,在催化剂的作用下与环氧丙烷开环聚合而成的聚氧化丙烯多元醇[6]。

1. 常用聚醚多元醇的种类

(1) 聚氧化丙烯二醇(PPG) 聚氧化丙烯二醇又称聚丙二醇(polyoxypropylene glycol,简称PPG),其制备是在内衬玻璃或不锈钢反应釜中完成的。将起始剂(1,2-丙二醇或一缩二丙二醇)和催化剂(氢氧化钾)的混合物加入制备催化剂的釜内,加热升温至80~100°C,在真空下除去催化剂中的溶剂,以便促使醇化物的生成。然后将催化剂转入反应釜中,加热升温至90~120°C在此温度下将环氧丙烷加入釜中,使釜内压力保持0.07~0.35MPa。在此温度和压力下,环氧丙烷进行连续聚合,直至到在一定的分子量。负压下状态下,蒸出残存的环氧丙烷单体后,将聚醚混合物转入中和釜,用酸性物质进行中和,然后经过滤、精制、加入稳定剂得到产品。

(2) 聚四氢呋喃二醇[7](PTHF) 聚四氢呋喃二醇(polytetrahydrofuran glycol,简称PTHF)或聚氧四亚甲基二醇(polyoxytetramethylene glycol,简称PIG、PTMEG、PTMG、PTMO)是由四氢呋喃在阳离子催化剂存在下开环聚合制成的。生产工艺:在反应釜中加入四氢呋喃,温度降到-5°C以下,于强烈搅拌下滴加发烟硫酸催化剂,保持反应物料低温,搅拌下加入定量的水,升温至70~90°C,蒸出未反应的四氢呋喃单体,经静置分层、中和、过滤、抽真空等工序后,制得聚四氢呋喃二醇。

(3) 四氢呋喃-氧化丙烯共聚二醇(tetrahydrofuranoxide propylene copolymer glycol)是由四氢呋喃与环氧丙烷在路易氏酸的催化作用下开环聚合,经中和、水洗、脱水以及过滤等工序制得。特别适用于制造耐低温聚氨酯材料(耐寒可达-200°C)。

(4) 聚四亚甲基醚二醇 聚四亚甲基醚二醇,简称PTMEG,是聚氢呋喃的聚合物。PTMEG是一种端伯羟基的聚醚二醇,常温下为白色、 蜡状

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的固体, 熔化后为透明无色液体,主要用来生产聚氨酯弹性纤维 (即氨纶)、聚氨酯弹性体、合成革、涂料助剂、胶粘剂、密封胶以及聚酰胺等。PTMEG是生产聚氨酯弹性体制品中十分重要的聚醚多元醇原料。国内PTMEG主要用于氨纶和聚氨酯弹性体生产, 用于酯醚共聚弹性体基本上是空白。

2. 特种聚醚多元醇是指高活性、高分子量、低不饱和度的聚醚多元醇。 (1) 活性聚醚多元醇 使用伯羟基或氨基取代普通聚醚端基的仲羟基,由此推出了冷熟化工艺、反应注射成型以及自结皮泡沫体、高回弹等新品种。

(2) 阻燃型聚醚多元醇[8-9] 将阻燃分子通过化学反应进入聚合物分子链,使阻燃性能持久。通常有三种方法:使用含阻燃元素的化合物作为起始剂,如三氯氧磷、五氧化二锑及许多低分子量的磷酸酯,与普通低分子多元醇反应,再与氧化丙烯、氧化乙烯进行开环聚合。使用含卤素的环氧化合物单体为原料进行开环聚合。同时使用含卤素的环氧化合物单体和含磷、锑等化合物与起始剂混合物进行开环聚合,生成复合型聚醚多元醇。

(3) 接枝型聚醚多元醇基本以普通或高活性聚醚多元醇为母体,或以含不饱和键聚醚多元醇为母体,与乙烯基单体化合物进行一步共聚或二步共聚反应而生成,然后转到精致容器除去未反应的单体,加入稳定剂得到。

(4) 聚四氢呋喃多元醇 用于制备高性能的聚氨酯纤维、热塑胶、合成革等制品。

(5) 杂环改性聚醚多元醇 就是在聚合物体系中引入芳环或杂环。

2.3扩链剂

扩链剂在聚氨酯生产中是必要的试剂[10],聚氨酯是由含二异氰酸酯基的脂肪族和芳香族单体与含有二元或多元醇的聚酯或聚醚反应形成的预聚物,应用时加入扩链剂使树脂成形。常用的扩链是含二元或多元羟基的小分子醇或醚类醇。

扩链剂的原理是在生产中,常用一些含活泼氢的化合物与异氰酸酯端基预聚物反应,致使分子链扩散延长。从而实现树脂的固化成形。

常用的扩链剂是低分子量二醇如乙二醇、二乙二醇、丙三醇、l,4-丁

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