異氰酸酯和水的反應(yīng)過(guò)程及動(dòng)力學(xué)研究.pdf

1、異氰酸酯和水的反應(yīng)是聚氨酯泡沫塑料發(fā)泡過(guò)程中一個(gè)重要的反應(yīng)，其反應(yīng)產(chǎn)物聚脲可以在發(fā)泡早期提高泡孔壁的強(qiáng)度，為氣泡的穩(wěn)定提供有利的條件，而產(chǎn)物二氧化碳則是泡沫發(fā)起過(guò)程中重要的氣體來(lái)源。同時(shí)，在異氰酸酯類(lèi)膠黏劑、濕固化聚氨酯涂料等工業(yè)產(chǎn)品的應(yīng)用中，異氰酸酯和水的反應(yīng)亦非常重要。本文以高效液相色譜法為主要檢測(cè)手段，結(jié)合核磁氫譜、電噴霧質(zhì)譜等分析方法，對(duì)三種甲苯異氰酸酯、兩種甲苯二異氰酸酯和水的反應(yīng)分別進(jìn)行了研究，探討了異氰酸酯和水的反應(yīng)過(guò)程及

2、反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。
　　高效液相色譜法對(duì)反應(yīng)體系的分析結(jié)果顯示，不論單異氰酸酯還是二元異氰酸酯和水的反應(yīng)，體系中均存在較高濃度的中間產(chǎn)物胺，且胺的濃度隨著反應(yīng)的進(jìn)行呈現(xiàn)先增大后減小的變化趨勢(shì)。該結(jié)果表明，中間產(chǎn)物胺的濃度不能忽略或視為穩(wěn)態(tài)，而應(yīng)將其考慮進(jìn)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)中。中間產(chǎn)物胺的存在會(huì)影響二正丁胺滴定法的準(zhǔn)確性，因此，在異氰酸酯和水的反應(yīng)研究中，二正丁胺滴定法不適用。
　　對(duì)鄰位、間位、對(duì)位甲苯異氰酸酯和水的反應(yīng)體系進(jìn)行物料衡算，

3、結(jié)果表明，反應(yīng)體系中不存在氨基甲酸、氨基甲酸酐和氨基甲酸銨鹽等中間產(chǎn)物或副產(chǎn)物，甲苯異氰酸酯在反應(yīng)過(guò)程中僅僅轉(zhuǎn)化為甲苯胺和取代脲。反應(yīng)產(chǎn)物中亦沒(méi)有出現(xiàn)縮二脲，說(shuō)明在本文所述的實(shí)驗(yàn)條件下，異氰酸酯和取代脲的反應(yīng)不會(huì)發(fā)生。
　　與醚類(lèi)化合物相比，酰胺類(lèi)化合物可以對(duì)異氰酸酯和水的反應(yīng)表現(xiàn)出較為明顯的促進(jìn)作用，推測(cè)其促進(jìn)機(jī)理可能與胺類(lèi)催化劑的催化機(jī)理相似。
　　對(duì)二元異氰酸酯的研究發(fā)現(xiàn)，二元異氰酸酯和水的反應(yīng)是一個(gè)逐步聚合的過(guò)程，在

4、反應(yīng)過(guò)程中，兩個(gè)-NCO基團(tuán)同時(shí)參與反應(yīng)，不存在反應(yīng)的先后順序，但由于它們反應(yīng)活性的差異，對(duì)應(yīng)的產(chǎn)物在體系中會(huì)存在一定的濃度分布。
　　本文還考察了溫度、水濃度和異氰酸酯濃度對(duì)反應(yīng)速率和中間產(chǎn)物胺濃度的影響，發(fā)現(xiàn)溫度、水濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響較大，而異氰酸酯濃度對(duì)反應(yīng)轉(zhuǎn)化率的影響則較小;水濃度、異氰酸酯濃度對(duì)中間產(chǎn)物胺濃度的影響較大，而溫度對(duì)其影響則較小。
　　在上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，本文對(duì)中間產(chǎn)物胺的濃度加以考慮，將異氰酸酯