聚氨酯工业期刊

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异氰酸酯涉及的化学反应汇总及应用简述

反应原理

异氰酸酯基（-NCO）的高度不饱和的结构，决定了它有较高的反应活性。根据Baken等人的异氰酸酯基团的电子共振理论，可以得出由于-NCO的共振作用，使其电荷分布不均匀，产生了亲核中心和亲电中心。其电子共振结构表示如下：

氮碳氧原子的电负性顺序是O＞N＞C，所以氮原子和氧原子的电子云密度较大，表现为强的负电性，容易与亲电试剂进行反应。与此相反，由于两端强电负性原子的作用，使得碳原子的电子云密度降低，表现出较强的正电性，成为亲电中心。因此，二异氰酸酯非常容易和含有氢原子的化合物进行反应。

一、聚氨酯合成过程中涉及的基本化学反应

1、NCO和羟基的反应

NCO和羟基的反应是聚氨酯工业中最重要的反应之一，可以说是聚氨酯工业的基础。主要生成氨酯基，其反应主要发生在异氰酸酯与多元醇及其小分子醇之间的反应，是聚氨酯合成的主要反应，其反应如下所示：

2、NCO和水的反应

NCO和水的反应是聚氨酯泡沫的主要反应之一，其主要的应用是利用生成的二氧化碳来给聚氨酯制品发泡，也是聚氨酯工业中重要的反应，反应主要生成脲基。在普通聚氨酯产品合成过程中，须严格控制醇、胺、溶剂中的水份含量，其原因有水作为双官能反应物与异氰酸酯反应，生成脲基于聚氨酯中，它是一种单体，影响反应的继续进行；其次，水的相对分子质量较小，在反应体系中只要含有少量的水，将会消耗大量的NCO，影响配方的准确性，会对产品的性能产生不利的影响；还有就是异氰酸酯与水的反应生成二氧化碳，导致不需要发泡的产品发泡等不利影响。需要特别指出的是，即使在聚氨酯泡沫的生产合成过程中水分的含量也要严格控制，不然对泡孔的控制将不确定，同时与水反应会释放出大量的热量，可能会使制品出现烧焦等不良现象。其具体反应如下所示：

3、NCO和氨基的反应

NCO和氨基的反应也是聚氨酯合成工业主要化学反应之一，其主要的应用产品主要在CPU、水性聚氨酯、固化剂以及双组份聚氨酯等领域。具体应用实例将在今后的内容中以专题的形式进行分享交流。需要特别指出的是，在NCO与氨基的反应中，需要严格控制反应温度，因为NCO和胺的反应较快，温度太高容易产生凝胶等不良影响。4、NCO和羧基的反应

NCO和羧基的反应是聚氨酯工业中应用较少的反应之一，主要过程是现生成稳定性较差的酸酐，然后分解成脲和二氧化碳。