聚氨酯化学与工艺习题

聚氨酯化学与工艺习题(答案附后)1、概念：羟值当量异氰酸根含量异氰酸酯指数发泡指数发泡反应凝胶反应凝胶时间乳白时间扩链剂交联剂扩链系数低不饱和度聚醚氨酯级溶剂一步法预聚物法半预聚物法反应注射成型软段硬段物理发泡剂化学发泡剂物理交联化学交联反应注射成型2、常用的异氰酸酯从结构上看有哪几类?3、常用的异氰酸酯有哪几种？写出结构式4、TDI－100和TDI-80含义？5、TDI和MDI在聚氨酯材料的合成中各有何特点？6、HDI、IPDI、MDI、TDI、NDI中耐黄变哪几种较好？7、MDI改性的目的及常用的改性方法，8、常用的聚合物多元醇有哪几类？9、聚酯多元醇工业生产方法主要有几种？10、聚酯、聚醚多元醇的分子主链上有哪些特殊结构？11、根据特性聚醚多元醇分几类？12、根据起始剂分普通聚醚有几种？13、端羟基聚醚和端胺基聚醚有何区别？14、常用的聚氨酯催化剂有哪几类？各包括哪几个常用品种？15、常用聚氨酯扩链剂或交联剂有哪些？16、异氰酸酯的反应机理17、异氰酸酯结构如何影响NCO基团的反应活性？18、活泼氢化合物种类与NCO反应活性19、异氰酸酯和活泼氢化合物常见反应20、羟基化合物对其与异氰酸酯反应活性的影响21、异氰酸酯与水的反应有何用途22、在聚氨酯弹性体制备时，聚合物多元醇含水量应严格控制23、异氰酸酯与氨基甲酸酯及脲基的反应24、胺类、锡类催化剂对异氰酸酯反应的催化作用区别25、为什么聚氨酯树脂可以看作是一种嵌段聚合物，链段结构有何特点？26、影响聚氨酯材料性能的因素有哪些？27、聚氨酯材料分子主链上软段、硬段各来自哪些原料28、软段、硬段如何影响聚氨酯材料的性能？29、聚氨酯泡沫分类30、泡沫制备的基本反应31、气泡的成核机理32、泡沫稳定剂在聚氨酯泡沫制备中的作用33、泡沫的稳定机理34、开孔泡沫与闭孔泡沫的形成机理35、物理发泡剂与化学发泡剂发泡机理36、聚氨酯泡沫配方如何表示及如何计算37、软质聚氨酯泡沫的制备方法38、水平发泡与垂直发泡的特点39、软泡制备原料选择基本要点40、环境条件对块状泡沫物性的影响41、冷模塑软泡与热模塑泡沫所用原料体系主要区别42、冷模塑软泡与热模塑泡沫相比有何特点43、软泡与硬泡各自的特点与用途44、硬泡配方设计要点45、整皮模塑泡沫制备原理46、聚氨酯微孔弹性体的特点及用途47、聚氨酯弹性体由哪些主要性能特点48、聚氨酯弹性体根据多元醇、异氰酸酯、制造工艺等分类49、从分子结构上看影响聚氨酯弹性体性能的因素有？50、普通聚酯型和聚四氢呋喃醚型弹性体的性能区别51、CPU有何性能特点？52、CPU的合成方法？53、什么叫一步法、预聚物法、半预聚物法？各有何特点？54、影响聚氨酯弹性体性能的主要工艺因素55、NCO/OH(=1)之比对材料性能如何影响56、CPU合成时配方表示及计算方法57、CPU加工工艺条件及方法58、反应注射成型和橡胶、塑料注射成型的区别59、反应注射成型工艺优点60、RRIM、SRIM与LFI的区别61、描述聚氨酯弹性体结构形态62、给出中文名字：PPGPTMGTDIMDIPAPIHDIMOCAHQEEDETDADMTDAT-9T-12RIMLFIIFPIRISFCPUTPUMPUEGDEG1,4-BDOTMPTGAPOP答案概念羟值：1克聚合物多元醇所含的羟基（－OH）量相当于KOH的毫克数，单位mgKOH/g。当量：当量＝56100/羟值异氰酸根含量：异氰酸酯指数：表示聚氨酯配方中异氰酸酯过量的程度，通常用字母R表示。扩链剂：是指能使分子链延伸、扩展或形成空间网状交联的低分子量醇类、胺类化合物。硬段：聚氨酯分子主链上由异氰酸酯、扩链剂、交联剂反应所形成的链段，这些基团内聚能较大、空间体积较大、刚性较大。软段：碳碳主链聚合物多元醇，柔顺性较好，在聚氨酯主链中为柔性链段。发泡指数：把相当于在100份聚醚中使用的水的份数定义为发泡指数(IF)。一步法：指将低聚物多元醇、二异氰酸酯、扩链剂和催化剂等同时混合后直接注入模具中，在一定温度下固化成型的方法。预聚物法：首先将低聚物多元醇与二异氰酸酯进行预聚反应，生成端NCO基的聚氨酯预聚物，浇注时再将预聚物与扩链剂反应，制备聚氨酯弹性体的方法，称之为预聚物法。半预聚物法：半预聚物法与预聚物法的区别是将部分聚酯多元醇或聚醚多元醇跟扩链剂、催化剂等以混合物的形式添加到预聚物中。反应注射成型：又称反应注塑模制RIM(ReactionInjectionMoulding)，是由分子量不大的齐聚物以液态形式进行计量，瞬间混合的同时注入模具，而在模腔中迅速反应，材料分子量急骤增加，以极快的速度生成含有新的特性基团结构的全新聚合物的工艺。发泡指数：即把相当于在100份聚醚中使用的水的份数定义为发泡指数(IF)。发泡反应：一般是指有水与异氰酸酯反应生成取代脲，并放出CO2的反应。凝胶反应：一般即指氨基甲酸酯的形成反应。凝胶时间：在一定条件下，液态物质形成凝胶所需的时间。乳白时间：在I区即将结束时，在液相聚氨酯混合物料中即出现乳白现象。该时间在聚氨酯泡沫体生成中称为乳白时间(creamtime)。扩链系数：是指扩链剂组分(包括混合扩链剂)中氨基、羟基的量(单位：mo1)与预聚体中NCO的量的比值，也就是活性氢基团与NCO的摩尔数（当量数）比值。低不饱和度聚醚：主要针对PTMG开发，PPG的价格，不饱和度降低到0.05mol/kg,接近PTMG的性能，采用DMC催化剂，主要品种Bayer公司Acclaim系列产品。氨酯级溶剂：物理发泡剂：物理发泡剂就是泡沫细孔是通过某一种物质的物理形态的变化，即通过压缩气体的膨胀、液体的挥发或固体的溶解而形成的化学发泡剂：化学发泡剂是那些经加热分解后能释放出二氧化碳和氮气等气体，并在聚合物组成中形成细孔的化合物物理交联:在高聚物软链中有部分硬质链，硬质链在软化点或熔点以下的温度具有与化学交联后的硫化橡胶同样的物理性质的现象。化学交联:指在光、热、高能辐射、机械力、超声波和交联剂等作用下，大分子链间通过化学键联结起来，形成网状或体形结构高分子的过程。简答常用的异氰酸酯从结构上看有哪几类?答：分为脂肪族，脂环族，芳香族常用的异氰酸酯有哪几种？写出结构式答：甲苯二异氰酸酯（TDI），二苯基甲烷-4,4’-二异氰酸酯（MDI），多苯基甲烷多异氰酸酯（PAPI），液化MDI，六亚甲基二异氰酸酯（HDI），氢化TDI，TDI－100和TDI-80含义？答：TDI－100是指全部由2,4结构的甲苯二异氰酸酯组成；TDI-80是指由80％的2，4结构的甲苯二异氰酸酯和20％的2,6结构组成的混合物。TDI和MDI在聚氨酯材料的合成中各有何特点？答：对于2,4－TDI和2,6－TDI的反应活性。2,4-TDI的反应活性比2,6-TDI高数倍，这是因为，2,4－TDI中4位NCO离2位NCO及甲基较远，几乎无位阻，而2,6-TDI的NCO受邻位甲基的位阻效应较大，反应活性受到影响。MDI的两个NCO基团相距较远、且周围无取代基，故这两个NCO的活性都较大，即使其中一个NCO参加了反应，使剩下的NCO活性有所下降，总的来说活性仍较大，故MDI型聚氨酯预聚体的反应活性比TDI预聚体大。HDI、IPDI、MDI、TDI、NDI中耐黄变哪几种较好？答：HDI（属于不变黄脂肪族二异氰酸酯），IPDI（制成的聚氨酯树脂具有优秀的耐光学稳定性和耐化学药品性，一般用于制造高档不变色的聚氨酯树脂）MDI改性的目的及常用的改性方法，答：液化MDI：改性目的：液化纯MDI是经过液化改性的MDI，它克服了纯MDI的一些缺陷（常温下固体，使用要融化,多次加热影响性能），也为MDI基聚氨酯材料性能的提高和改善提供了进行大范围改性的基础。方法：①氨基甲酸酯(urethane)改性的液化MDI。②碳化二亚胺(carbodiimide)和脲酮亚胺(uretonimine)型改性液化MDI。③掺合型液化MDI氢化TDI，学名为甲基环已基二异氰酸酯，脂肪族异氰酸酯，其对光稳定，不会产生黄变的生色基团常用的聚合物多元醇有哪几类？答：聚酯多元醇，聚醚多元醇聚酯多元醇工业生产方法主要有几种？答：A、真空熔融法B、载气熔融法C、共沸蒸馏法聚酯、聚醚多元醇的分子主链上有哪些特殊结构？答：聚酯多元醇：在分子主链上含有酯基，在端基上具有羟基(－OH)的大分子醇类化合物。聚醚多元醇：在分子主链结构上含有醚键(－O－）、端基带有（－OH）或胺基（－NH2)的聚合物或齐聚物。根据特性聚醚多元醇分几类？答：高活性聚醚多元醇，接枝型聚醚多元醇，阻燃型聚醚多元醇，杂环改性聚醚多元醇，聚四氢呋喃多元醇根据起始剂分普通聚醚有几种？答：聚氧化丙烯二醇，聚氧化丙烯三醇，硬泡聚醚多元醇，低不饱和度聚醚多元醇端羟基聚醚和端胺基聚醚有何区别？常用的聚氨酯催化剂有哪几类？各包括哪几个常用品种？答：叔胺类催化剂，常用品种有：三亚乙基二胺，二甲基乙醇胺，N－甲基吗啡啉，N,N-二甲基环已胺金属烷基化合物，常用品种有：有机锡类催化剂，可分为辛酸亚锡，油酸亚锡，二丁基锡二月桂酸酯常用聚氨酯扩链剂或交联剂有哪些？答：多元醇类（1,4-丁二醇），脂环醇类，芳醇类，二胺类，醇胺类（乙醇胺，二乙醇胺）异氰酸酯的反应机理答：异氰酸酯与活泼氢化合物的反应，就是由于活泼氢化合物分子中的亲核中心进攻NCO基的碳原子而引起的。反应机理如下：异氰酸酯结构如何影响NCO基团的反应活性？答：A.R基的电负性：若R基为吸电子基，-NCO集团中C原子电子云密度更加降低，更容易受到亲核试剂的进攻，即更容易和醇类、胺类等化合物进行亲核反应。若R为供电子基，通过电子云传递，将会使－NCO基团中C原子的电子云密度增加，使它不容易受到亲核试剂的进攻，它与含活泼氢化合物的反应能力下降。B.诱导效应：由于芳香族二异氰酸酯中含有两个NCO基团，当第一个－NCO基因参加反应时，由于芳环的共轭效应，未参加反应的－NCO基团会起到吸电子基的作用，使第一个NCO基团反应活性增强，这种作用就是诱导效应。C.空间位阻效应：在芳香族二异氰酸酯分子中，假如两个－NCO基团同时处在一个芳环上，那么其中的一个NCO基对另一个NCO基反应活性的影响往往是比较显著的。但是当两个NCO基分别处在同一分子中的不同芳环上，或它们被烃链或芳环所隔开，这样它们之间的相互影响就不大，而且随链烃长度的增加或芳环数目的增加而减小。活泼氢化合物种类与NCO反应活性答：脂肪族NH2＞芳香族NH2＞伯醉OH＞水＞仲OH＞酚OH＞羧基＞取代脲＞酰胺＞氨基甲酸酯。(若亲核中心的电子云密度越大，其电负性越强，它与异氰酸酯的反应活性则越高，反应速度也越快；反之则活性低。)异氰酸酯和活泼氢化合物常见反应答：与醇反应生成氨基甲酸酯：与水反应:制备聚氨酯泡沫塑料的基本反应之一。它们之间的反应首先生成不稳定的氨基甲酸，然后分解成CO2和胺，如果异氰酸酯过量，生成的胺会和异氰酸酯反应生成脲。酰胺化合物只有在较高的温度下（如100℃），才能与异氰酸酯发生中等速度的反应，生成酰基脲。胺与异氰酸酯反应生成取代脲结构。羟基化合物对其与异氰酸酯反应活性的影响答：活泼氢化合物(ROH或RNH2)的反应性与R的性质有关，当R为吸电子基(电负性低)，则氢原子转移出困难，活泼氢化合物与NCO的反应较为困难；若R为供电子取代基，则能提高活泼氢化合物与NCO的反应活性。异氰酸酯与水的反应有何用途答：是制备聚氨酯泡沫塑料的基本反应之一。它们之间的反应首先生成不稳定的氨基甲酸，然后分解成CO2和胺，如果异氰酸酯过量，生成的胺会和异氰酸酯反应生成脲。在聚氨酯弹性体制备时，聚合物多元醇含水量应严格控制答：对于弹性体、涂料、纤维中要求不能有气泡，所以原料中的含水量必须严格控制，通常要求低于0.05%。异氰酸酯与氨基甲酸酯及脲基的反应胺类、锡类催化剂对异氰酸酯反应的催化作用区别答：叔胺类催化剂对异氰酸酯与水的反应催化效率大，而锡类催化剂对异氰酸酯与羟基反应的催化效率大。为什么聚氨酯树脂可以看作是一种嵌段聚合物，链段结构有何特点？答：