二胺或肼和二異氰酸酯在聚醚多元醇中反應(yīng)而生成的聚脲微粒分散于聚醚,即形成聚脲多元醇。實(shí)際上它也是一種聚合物改性多元醇。聚脲多元醇和普通聚合物多元醇一樣,用于提高泡沫塑料的承載能力。在生成聚脲的同時(shí)部分脲鏈上的端異氰酸酯基和聚醚羥基結(jié)合生成聚脲-氨酯共聚物。因此,聚脲改性多元醇中含有三種結(jié)構(gòu):未改性聚醚、聚脲分散體和脲-氨酯聚合物。
由肼和TDI在聚醚多元醇中進(jìn)行原位逐步聚合制備聚脲多元醇的步驟為:先將高伯羥基含量的多元醇加熱,與肼水溶液在有攪拌的反應(yīng)當(dāng)中混合,加入相當(dāng)與肼反應(yīng)量的TDI,利用反應(yīng)熱使共混合物回流,冷卻反應(yīng)器,真空脫除過量的水。聚脲多元醇的固含量(TDI和肼在多元醇中比例)一般為20%。
常用于合成聚脲多元醇的基礎(chǔ)聚醚一般為3官能度、羥值約34mgKOH/g、伯羥基摩爾分?jǐn)?shù)大于70%的高活性聚醚多元醇,文獻(xiàn)中也有采用聚酯多元醇為基礎(chǔ)多元醇的。乙二胺、己二胺、對(duì)苯二胺、肼、N,N′-二甲基肼等及其水合物可用于合成聚脲多元醇,工業(yè)化生產(chǎn)常用水合肼。由于聚脲微粒的密度較聚醚大,為了防止存放時(shí)沉淀,合成時(shí)可使異氰酸酯對(duì)于氨基稍過量,生成部分脲-氨酯共聚物,后者起穩(wěn)定作用。
聚脲多元醇的制備可用間歇法,也可用連續(xù)法,國(guó)外聚脲多元醇多用連續(xù)法生產(chǎn)。
國(guó)外典型的商品性能為:
羥值28mgKOH/g;平均相對(duì)分子質(zhì)量約6000;聚脲含量20%;pH值為8~9.粘度;粘度(25℃)3000~4000mPa.典型商品有Multranol 9l51、E-9154、E-9128(原美國(guó)Mobay化學(xué)公司的MultraolE-9151,現(xiàn)屬Bayer Materials Scieme公司)等。
聚脲多元醇可用于高回彈軟泡、半硬泡、軟泡及硬泡。當(dāng)用于高回彈泡沫塑料時(shí),與聚合物多元醇一樣具有提高發(fā)泡體系穩(wěn)定性、促進(jìn)開孔、提高泡沫塑料承載能力的功能;它還使泡沫初始凝膠速度增加,可降低催化劑用量,使泡沫具有阻燃性,甚至在不加阻燃劑的情況下,制品可達(dá)到自熄的阻燃性。
聚脲多元醇的生產(chǎn)成本較高,影響了其應(yīng)用,其產(chǎn)量較小。
還有一種稱之為PIPA的改性聚醚多元醇,是內(nèi)聚醚多元醇與三乙醇胺(TEA)在20℃混合后迅速加入TDI反應(yīng)而成的聚氨酯改性聚醚多元醇,以二月桂酸酸丁二基錫為催化劑,反應(yīng)在3~5min內(nèi)完成。異氰酸酯添加量一般低于反應(yīng)TEA的羥基需要量,TEA/TDI大約為1:1。