影响聚氨酯预聚体制备的因素

聚氨酯通常采用两步法合成，先由多元醇和异氰酸酯在一定条件下制得聚氨酯预聚体，再加入填料、粘接促进剂、固化剂等原料制得，由于制备预聚体的原料种类繁多，不同的配方和条件可制成性能各异的预聚体，可广泛应用于多种领域，如聚氨酯泡沫、涂料、胶黏剂、弹性体和纤维等。本文就反应所需的主要原料、催化剂、温度等因素，介绍了它们对聚氨酯预聚体制备的影响。

主要原料的影响

异氰酸酯和多元醇是制备聚氨酯预聚体的主要原料，其种类对于预聚体的性能有显著影响。在聚氨酯领域常用的异氰酸酯有HDI、IPDI、TDI、MDI等。TDI（甲苯二异氰酸酯）在室温下是液体，使用比较方便，且成本较低，缺点是蒸气压大、毒性高。用MDI（二苯基甲烷二异氰酸酯）分子中的两个苯环的吸电子能力较强，NCO基团的活性大，制得的聚氨酯产品力学性能优异。MDI分子中的两个NCO基团是对称的，反应活性相同，因此MDI与水分反应产生CO2的速率较为平缓，防止因局部反应剧烈而形成气泡。IPDI（异佛尔酮二异氰酸酯）是不变黄脂肪族异氰酸酯，反应活性比芳香族异氰酸酯低，蒸气压也低，制成的聚氨酯密封胶具有优异的耐化学药品性和耐光学稳定性，但也存在固化速率慢的缺点。一般来说，芳香族异氰酸酯反应活性高于脂肪族异氰酸酯，但储存性不佳。

多元醇对聚氨酯的性能有较大的影响，聚酯型多元醇主链含有酯键（-COO-）或碳酸酯基（-OCOO-），键极性大、内聚能大、粘接力强，具有更高的强度和硬度，其抗氧化性也比聚醚型聚氨酯好，缺点是酯键易水解，易降低聚氨酯材料的耐水解性。

原材料影响预聚反应条件、粘度和储存期，且原材料所含基团也影响聚氨酯产品的最终性能，同种类的多元醇，若分子质量不同，将制得性能各异的聚氨酯预聚体。

催化剂的影响

催化剂能降低反应活化能，加快反应速率控制副反应，故在聚氨酯预聚体制备过程中通常使用催化剂，对催化剂的要求是：选择性强、活性高。

碱性催化剂一般是催化活性较大的有机胺类，碱性大和位阻小的活性更高。叔胺类对水和异氰酸酯的催化反应有较高的效率，通常用于聚氨酯泡沫的制备，不适宜聚氨酯预聚体的制备。有机金属类催化剂对-NCO和-OH的催化活性高，聚氨酯预聚体的制备多采用锡类催化剂，如二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡等；而有机铅、有机汞、有机锌化合物能催化脲基甲酸酯生成的作用，使聚氨酯预聚体交联产生凝胶，此类金属催化剂多用于室温固化聚氨酯密封胶中。

温度的影响

在一定温度范围内，随着反应温度的升高，异氰酸酯中的NCO基团与多元醇的亲核加成反应速率提高，可缩短反应周期；当温度过高时，NCO基团会发生自聚，或者与氨基甲酸酯反应，生成脲基甲酸酯，甚至发生凝胶，因此应该严格控制聚氨酯预聚体生产的温度。艾青松等使用PTMG和MDI制备了聚氨酯弹性体，考察了不同温度（75℃、80℃和85℃）对性能的影响，并通过高效液相色谱（HPLC）、红外光谱（IR）和核磁共振氢谱（1H-NMR）进行了结构分析。结果表明：在75℃和80℃合成的产品内部结构相同，但后者的分子量相对较高，性能最优；在85℃合成的产品内部出现了支化结构，HPLC结果表明其在预聚阶段就发生了支化反应。