1. Qu'est-ce qu'un prépolymère de polyuréthane ?
Le prépolymère de polyuréthane, également connu sous le nom de prépolymère de polyuréthane, est un produit semi-fini polymère formé par la réaction proportionnelle de polyisocyanate avec des polyols (polyéthers ou polyesters), dans lequel les groupes fonctionnels réactifs restent les mêmes aux deux extrémités de la chaîne moléculaire. Il ne s’agit pas d’un produit final, mais d’un intermédiaire qui peut réagir avec des allongeurs de chaîne, des agents de réticulation ou d’autres substances actives pour former le matériau polyuréthane final. La méthode du prépolymère (également connue sous le nom de méthode en deux-étapes) est la voie de synthèse la plus courante dans l'industrie du polyuréthane. La structure moléculaire et les propriétés mécaniques de la méthode au prépolymère sont plus contrôlées que celles de la méthode en une étape-, dans laquelle toutes les matières premières réagissent ensemble.
Résumé : Le prépolymère de polyuréthane est un intermédiaire actif formé par réaction partielle d'isocyanate et de polyol. Il s'agit au cœur du processus de la « méthode prépolymère (en deux-étapes), qui nécessite des chaînes étendues ou des liaisons croisées-pour obtenir le produit final en polyuréthane.
2, matières premières de base : sélection d'isocyanates et de polyols.
Les deux matières premières de base pour la préparation de prépolymères sont le polyisocyanate et les polyols oligomères. Les polyisocyanates couramment utilisés comprennent le diisocyanate de toluène (TDI), le diisocyanate de diphénylméthane (MDI), le diisocyanate d'isophorone (IPDI), le diisocyanate d'hexaméthylène (HDI), etc. Le TDI et le MDI sont couramment utilisés comme prépolymères NCO finaux, tandis que le HDI et l'IPDI sont largement utilisés dans les revêtements haut de gamme et les systèmes à base d'eau en raison de leur propriétés anti-jaunissement. Dans le cas des polyols, les polyols de polyéther (tels que le polyéthylèneglycol, le polypropylèneglycol et le tétrahydrofuraneglycol) sont utilisés dans des systèmes souples, tandis que les polyols de polyester (tels que l'adipate de polybutylène) sont utilisés dans des systèmes durs qui nécessitent une résistance aux intempéries et une résistance mécanique. L'indice d'hydroxyle, l'indice d'acide, la teneur en humidité et la teneur en ions métalliques des matières premières affectent directement la qualité du prépolymère.
Résumé : Les isocyanates déterminent la dureté et la réactivité des prépolymères, les polyols déterminent les propriétés des segments mous et les utilisations finales-, et la pureté et le prétraitement des matières premières constituent la première étape de la préparation de prépolymères qualifiés.
3, principe de réaction : ajouter progressivement des groupes isocyanate et hydroxyle
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>- Activité NCO sur les hydrocarbures gras. Des réactions compétitives peuvent survenir en réponse à différents groupes fonctionnels. Par conséquent, il est nécessaire de guider la direction de la réaction en contrôlant le rapport entre les matières premières et les conditions technologiques. L'ajout de catalyseurs, tels que les composés organostanniques octate et octoate stanneux et le dilaurate de dibutylétain, et de triamine, telle que la triéthylènediamine et la triéthylamine, peut considérablement accélérer la réaction.
La réaction chimique des prépolymères synthétiques est l'addition progressive d'une réaction d'addition exothermique par étapes entre -NCO et -OH pour former des liaisons aminoester. Les différences dans l'activité du groupe et dans la sélection du catalyseur sont des facteurs clés contrôlant la direction et la vitesse de la réaction.
4.Préparation du prépolymère NCO terminal (usage courant)
Le prépolymère NCO final est le type le plus couramment utilisé dans l'industrie et sa préparation implique un excès d'isocyanate pour retenir les groupes NCO - libres aux deux extrémités de la chaîne moléculaire de réaction. Le processus typique consiste d'abord à déshydrater sous vide (généralement à 120 degrés, sous vide pendant 2 à 3 heures), à refroidir, puis à égoutter lentement le polyalcool dans un excès de polyisocyanates, en remuant sous protection d'azote. En même temps, retirez la chaleur de la réaction à temps pour maintenir la température entre 40 et 80 degrés. Les moles NCO sont généralement contrôlées entre 1,5 : 1 et 3 : 1, et la teneur en NCO libres du produit final est généralement comprise entre 3 % et 12 %. Pendant la réaction, une petite quantité de solvant (par exemple acétone, acétate d'éthyle, toluène) peut être ajoutée pour réguler la viscosité, ou un inhibiteur de polymérisation (par exemple chlorure de benzène sulfonyle) peut être ajouté pour empêcher la formation de gel. Le point final de la réaction a été déterminé en mesurant la teneur en NCO, et la réaction est arrêtée lorsque la valeur théorique est atteinte.
5, préparation du prépolymère OH final.
Contrairement aux prépolymères NCO terminaux, les prépolymères OH terminaux permettent aux polyols en excès de retenir les groupes hydroxyle (-OH) aux deux extrémités de la chaîne moléculaire de réaction. La méthode est similaire au NCO final, sauf que le rapport des ingrédients est inversé --trop de polyols, pas assez d'isocyanates, et le NCO le rapport molaire est contrôlé entre 0,8 :1 et 1 :1. Etant donné que la réactivité du groupe hydroxyle est bien inférieure à celle des groupes isocyanate, le prépolymère hydroxyle terminal a une bonne stabilité au stockage et n'est pas facile à s'auto-polymériser. Ils sont couramment utilisés comme partie principale ou partie molle d'un adhésif à deux composants. Dans les applications pratiques, les prépolymères OH terminaux sont généralement obtenus en étendant davantage la chaîne avec un léger excès de diéthylèneglycol à base de prépolymères NCO terminaux.