聚氨酯化学与工艺习题模板.docx
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1、聚氨酯化学和工艺习题(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 物剪发泡剂 化学发泡剂 物理交联 化学交联 反应注射成型2、常见异氰酸酯从结构上看有哪几类?3、常见异氰酸酯有哪多个?写出结构式4、TDI100和TDI-80含义?5、TDI和MDI在聚氨酯材料合成中各有何特点?6、HDI、IPDI、MDI、TDI、NDI中耐黄变哪多个很好?7、MDI改性目标及常见改性方法,8、常见聚合物多元醇有哪几类?9、聚酯多元醇工业
2、生产方法关键有多个?10、聚酯、聚醚多元醇分子主链上有哪些特殊结构?11、依据特征聚醚多元醇分几类?12、依据起始剂分一般聚醚有多个?13、端羟基聚醚和端胺基聚醚有何区分?14、常见聚氨酯催化剂有哪几类?各包含哪多个常见具种?15、常见聚氨酯扩链剂或交联剂有哪些?16、异氰酸酯反应机理17、异氰酸酯结构怎样影响NCO基团反应活性?18、活泼氢化合物种类和NCO反应活性19、异氰酸酯和活泼氢化合物常见反应20、羟基化合物对其和异氰酸酯反应活性影响21、异氰酸酯和水反应有何用途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、异氰酸酯和氨基甲酸酯及脲基反应24、胺类、锡类催化剂对异氰酸
3、酯反应催化作用区分25、为何聚氨酯树脂能够看作是一个嵌段聚合物,链段结构有何特点?26、影响聚氨酯材料性能原因有哪些?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、硬段怎样影响聚氨酯材料性能?29、聚氨酯泡沫分类30、泡沫制备基础反应31、气泡成核机理32、泡沫稳定剂在聚氨酯泡沫制备中作用33、泡沫稳定机理34、开孔泡沫和闭孔泡沫形成机理35、物剪发泡剂和化学发泡剂发泡机理36、聚氨酯泡沫配方怎样表示及怎样计算37、软质聚氨酯泡沫制备方法38、水平发泡和垂直发泡特点39、软泡制备原料选择基础关键点40、环境条件对块状泡沫物性影响41、冷模塑软泡和热模塑泡沫所用原料体系关键区分4
4、2、冷模塑软泡和热模塑泡沫相比有何特点43、软泡和硬泡各自特点和用途44、硬泡配方设计关键点45、整皮模塑泡沫制备原理46、聚氨酯微孔弹性体特点及用途47、聚氨酯弹性体由哪些关键性能特点48、聚氨酯弹性体依据多元醇、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原因有?50、一般聚酯型和聚四氢呋喃醚型弹性体性能区分51、CPU有何性能特点?52、CPU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关键工艺原因55、NCO/OH(1)之比对材料性能怎样影响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
5、成型和橡胶、塑料注射成型区分59、反应注射成型工艺优点60、RRIM、SRIM和LFI区分61、描述聚氨酯弹性体结构形态62、给出汉字名字:PPG PTMG TDI MDI PAPI HDI MOCA HQEE DETDA DMTDA T-9 T-12 RIM LFI IF PIR ISF CPU TPU MPU EG DEG 1,4-BDO TMP TGA POP答案概念羟值:1克聚合物多元醇所含羟基(OH)量相当于KOH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程度,通常见字母R表示。扩链剂:是指能使分子链延伸、扩展或形成
6、空间网状交联低分子量醇类、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,柔顺性很好,在聚氨酯主链中为柔性链段。发泡指数:把相当于在100份聚醚中使用水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 固化成型方法。预聚物法:首先将低聚物多元醇和二异氰酸酯进行预聚反应,生成端NCO基聚氨酯预聚物,浇注时再将预聚物和扩链剂反应,制备聚氨酯弹性体方法,称之为预聚物法。半预聚物法:半预聚物法和预聚物法区分是将部分聚酯多元醇或聚醚多
7、元醇跟扩链剂、催化剂等以混合物形式添加到预聚物中。反应注射成型:又称反应注塑模制RIM(Reaction Injection Moulding),是由分子量不大齐聚物以液态形式进行计量,瞬间混协议时注入模具,而在模腔中快速反应,材料分子量急骤增加,以极快速度生成含有新特征基团结构全新聚合物工艺。发泡指数 :即把相当于在100份聚醚中使用水份数定义为发泡指数(IF)。发泡反应 :通常是指有水和异氰酸酯反应生成替换脲,并放出CO2反应。凝胶反应:通常即指氨基甲酸酯形成反应。凝胶时间:在一定条件下,液态物质形成凝胶所需时间。乳白时间:在I区立即结束时,在液相聚氨酯混合物料中即出现乳白现象。该时间在聚
8、氨酯泡沫体生成中称为乳白时间(cream time)。扩链系数:是指扩链剂组分(包含混合扩链剂)中氨基、羟基量(单位:mo1)和预聚体中NCO量比值,也就是活性氢基团和NCO摩尔数(当量数)比值。低不饱和度聚醚:关键针对PTMG开发,PPG价格,不饱和度降低到0.05mol/kg,靠近PTMG性能,采取DMC催化剂,关键品种Bayer企业Acclaim系列产品。氨酯级溶剂:物剪发泡剂:物剪发泡剂就是泡沫细孔是经过某一个物质物理形态改变,即经过压缩气体膨胀、液体挥发或固体溶解而形成化学发泡剂: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化合物物理交联: 在高
9、聚物软链中有部分硬质链,硬质链在软化点或熔点以下温度含有和化学交联后硫化橡胶一样物理性质现象。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,大分子链间经过化学键联结起来,形成网状或体形结构高分子过程。简答常见异氰酸酯从结构上看有哪几类?答:分为脂肪族,脂环族,芳香族常见异氰酸酯有哪多个?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,TDI100和TDI-80含义? 答:TDI100是指全部由2,4结构甲苯二异氰酸酯组成;TDI-80是指由802,4结构甲
10、苯二异氰酸酯和202,6结构组成混合物。TDI和MDI在聚氨酯材料合成中各有何特点?答:对于2,4TDI和2,6TDI反应活性。2,4-TDI反应活性比2,6-TDI高数倍,这是因为,2,4TDI中4位NCO离2位NCO及甲基较远,几乎无位阻,而2,6-TDINCO受邻位甲基位阻效应较大,反应活性受到影响。MDI两个NCO基团相距较远、且周围无替换基,故这两个NCO活性全部较大,即使其中一个NCO参与了反应,使剩下NCO活性有所下降,总来说活性仍较大,故MDI型聚氨酯预聚体反应活性比TDI预聚体大。HDI、IPDI、MDI、TDI、NDI中耐黄变哪多个很好?答:HDI(属于不变黄脂肪族二异氰酸
11、酯),IPDI(制成聚氨酯树脂含有优异耐光学稳定性和耐化学药品性,通常见于制造高级不变色聚氨酯树脂)MDI改性目标及常见改性方法,答:液化MDI:改性目标:液化纯MDI是经过液化改性MDI,它克服了纯MDI部分缺点(常温下固体,使用要融化,数次加热影响性能),也为MDI基聚氨酯材料性能提升和改善提供了进行大范围改性基础。方法:氨基甲酸酯(urethane )改性液化MDI。碳化二亚胺(carbodiimide)和脲酮亚胺 (uretonimine)型改性液化MDI。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,不会产生黄变生色基团常见聚合物多元醇有哪几类?
12、答:聚酯多元醇,聚醚多元醇聚酯多元醇工业生产方法关键有多个?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,在端基上含有羟基(OH)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)聚合物或齐聚物。依据特征聚醚多元醇分几类?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,聚四氢呋喃多元醇依据起始剂分一般聚醚有多个?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分?常见聚氨酯催化剂有哪几类
13、?各包含哪多个常见具种?答:叔胺类催化剂,常见具种有: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,常见具种有: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见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)异氰酸酯反应机理答:异氰酸酯和活泼氢化合物反应,就是因为活泼氢化合物分子中亲核中心进攻NCO基碳原子而引发。反应机理以下:异氰酸酯结构怎样影响NCO基团反应活性?答:A.R基电负性:若R基为吸电子基,-NCO集团中C原子电子云密度愈加降低,更轻易受到亲核试剂进攻,即更轻易和醇类、
14、胺类等化合物进行亲核反应。 若R为供电子基,经过电子云传输,将会使NCO基团中C原子电子云密度增加,使它不轻易受到亲核试剂进攻,它和含活泼氢化合物反应能力下降。B. 诱导效应:因为芳香族二异氰酸酯中含有两个NCO基团,当第一个NCO基因参与反应时,因为芳环共轭效应,未参与反应NCO基团会起到吸电子基作用,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基团同时处于一个芳环上,那么其中一个NCO基对另一个NCO基反应活性影响往往是比较显著。不过当两个NCO基分别处于同一分子中不一样芳环上,或它们被烃链或芳环所隔开,这么它们之间相互
15、影响就不大,而且随链烃长度增加或芳环数目标增加而减小。活泼氢化合物种类和NCO反应活性答:脂肪族NH2芳香族NH2伯醉OH水仲OH酚OH羧基替换脲酰胺氨基甲酸酯。(若亲核中心电子云密度越大,其电负性越强,它和异氰酸酯反应活性则越高,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:和醇反应生成氨基甲酸酯:和水反应:制备聚氨酯泡沫塑料基础反应之一。它们之间反应首先生成不稳定氨基甲酸,然后分解成CO2和胺,假如异氰酸酯过量,生成胺会和异氰酸酯反应生成脲。 酰胺化合物只有在较高温度下(如100),才能和异氰酸酯发生中等速度反应,生成酰基脲。胺和异氰酸酯反应生成替换脲结构。羟基化合物对
16、其和异氰酸酯反应活性影响答:活泼氢化合物(ROH或RNH2)反应性和R性质相关,当R为吸电子基(电负性低),则氢原子转移出困难,活泼氢化合物和NCO反应较为困难;若R为供电子替换基,则能提升活泼氢化合物和NCO反应活性。异氰酸酯和水反应有何用途答:是制备聚氨酯泡沫塑料基础反应之一。它们之间反应首先生成不稳定氨基甲酸,然后分解成CO2和胺,假如异氰酸酯过量,生成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,所以原料中含水量必需严格控制,通常要求低于0.05%。异氰酸酯和氨基甲酸酯及脲基反应胺类、锡类催化剂对异氰酸酯反应催化
17、作用区分答:叔胺类催化剂对异氰酸酯和水反应催化效率大,而锡类催化剂对异氰酸酯和羟基反应催化效率大。为何聚氨酯树脂能够看作是一个嵌段聚合物,链段结构有何特点?答:因为在聚氨酯树脂链段是有硬段和软段组成,硬段是指聚氨酯分子主链上由异氰酸酯、扩链剂、交联剂反应所 形成链段,这些基团内聚能较大、空间体积较大、刚性较大。而软段是指碳碳主链聚合物多元醇,柔顺性很好,在聚氨酯主链中为柔性链段。影响聚氨酯材料性能原因有哪些?答:基团内聚能,氢键,结晶性,交联度,分子量,硬段,软段聚氨酯材料分子主链上软段、硬段各来自哪些原料答:软段由低聚物多元醇(聚酯、聚醚二醇等)组成,硬段由多异氰酸酯或其和小分子扩链剂组成。
18、软段、硬段怎样影响聚氨酯材料性能?答:软段:(1)软段分子量:假定聚氨酯分子量相同,其软段若为聚酯,则聚氨酯强度伴随聚酯二醇分子量增加而提升;若软段为聚醚,则聚氨酯强度随聚醚二醇分子量增加而下降,不过伸长率却上升。(2)软段结晶性:对线性聚氨酯链段结晶性有较大贡献。通常来说,结晶性对提升聚氨酯制品性能是有利,但有时结晶会降低材料低温柔韧性,而且结晶性聚合物常常不透明。硬段:硬链段通常影响聚合物软化熔融温度及高温性能。芳香族异氰酸酯制备聚氨酯因为硬段含刚性芳环,所以使其硬段内聚强度增大,材料强度通常比脂肪族异氰酸酯型聚氨酯大,但抗紫外线降解性能较差,易泛黄。脂肪族聚氨酯则不会泛黄。聚氨酯泡沫分类
19、答:(1)硬泡及软泡,高密度及低密度泡沫,聚酯型、聚醚型泡沫,TDI型、MDI型泡沫,聚氨酯泡沫及聚异氰脲酸酯泡沫,一步法及预聚法生产,连续法及间歇法生产,块状泡沫和模塑泡沫泡沫制备基础反应答:是指-NCO和-OH、-NH2、H2O反应,和多元醇反应时,发泡过程中“凝胶反应”通常即指氨基甲酸酯形成反应。因为泡沫原料采取多官能度原料,得到是交联网络,这使得发泡体系能够快速凝胶。基团反应式以下: 在有水存在发泡体系中,产生发泡反应。所谓“发泡反应”, 通常是指有水和异氰酸酯反应生成替换脲,并放出CO2反应。气泡成核机理泡沫稳定剂在聚氨酯泡沫制备中作用答:含有乳化作用,使泡沫物料各组分间互溶性增强;
20、加入有机硅表面活性剂后,因为它大大降低了液体表面张力 ,气体分散时所需增加自由能降低,使分散在原料中空气在搅拌混合过程中更易成核,有利于细小气泡产生,提升了泡沫稳定性。泡沫稳定机理答:加入合适表面活性剂有利于生成细微气泡分散体。开孔泡沫和闭孔泡沫形成机理答:开孔泡沫形成机理:大多情况是在气泡内产生最大压力时因为凝胶反应形成泡孔壁强度不高,不能承受气体压力升高引发壁膜拉伸,气泡壁膜便被拉破,气体从破裂处逸出,形成开孔泡沫。闭孔泡沫形成机理:对于硬泡体系,因为采取多官能度、低分子量聚醚多元醇和多异氰酸酯反应,凝胶速度相对较快,在泡孔内气体不能挤破泡壁,从而形成以闭孔为主泡沫塑料。物剪发泡剂和化学发
21、泡剂发泡机理答:物剪发泡剂:物剪发泡剂就是泡沫细孔是经过某一个物质物理形态改变,即经过压缩气体膨胀、液体挥发或固体溶解而形成化学发泡剂: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化合物聚氨酯泡沫配方怎样表示及怎样计算答:在聚氨酯泡沫塑料配方设计或表示时通常以100质量份多元醇为基准,配方其它组分则通常表示为“份100份多元醇”,或直接表示为多少份。计算公式:计算每份多元醇所需异氰酸酯单元用量(质量)软泡所用多异氰酸酯以TDI为主,所需TDI单元用量设为M1T,硬泡和部分冷熟化模塑软泡等采取粗MDI(即PAPI),设其单元用量为M1M 。式中:Q为多元醇羟
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