聚氨酯是由
多异氰酸酯和
聚醚或
聚酯多元醇在一定条件下反应所形成的
高分子聚合物。
聚氨酯的
预聚体,简单地说是多异氰酸酯和
多元醇控制一定比例反应而得的可
反应性半成品。由于多异氰酸酯和多元醇种类繁多,反应配比各异。
按照末端基团的
反应特性,聚氨酯预聚体可分为:端
异氰酸酯基预聚体、端羟基预聚体、含封闭基团预聚体,以及含其它基团如端硅烷基、端
丙烯酸烷酯的聚氨酯预聚体。
带有NCO端基的预聚体有时被称为改性多异氰酸酯,具有较高的反应特性,易受水分等的影响,
贮存期较短;带有OH端基的预聚体称为端羟基预聚体,反应活性一般,贮存期较长,通常作胶粘剂主剂用。采用含
活性氢的
封闭剂与NCO基团反应,保护预聚体中的游离NCO基团,即制得封闭型聚氨酯预聚体。该种预聚体配制成的涂料或胶粘剂在施工后受热解封,重新产生NCO基团,后者参与
交联反应而使体系固化
预聚体的合成方法最常用的聚氨酯预聚体是端
NCO聚氨酯预聚体。端NCO基的预聚体制备的一般方法是:先脱除
低聚物多元醇(
聚醚多元醇或
聚酯多元醇等)所含的少量水分,然后在氮气的氛围下,边搅拌边将低聚物多元醇
滴加到过量的
多异氰酸酯中,并及时移走反应产生的热量,使反应
温度控制在一定限度以内。有时根据反应的需要,可添加适当溶剂以调节体系的粘度,添加催化剂以控制预聚反应的速度。
端OH基聚氨酯预聚体的合成方法与端NCO基团预聚体的相似,一般是控制含羟基的原料稍过量。用于胶粘剂等
主剂的预聚体一般是在端NCO预聚体的基础上用稍过量的
二元醇进一步扩链而得到的。影响预聚反应的因素是多方面的,除了
异氰酸酯和低聚物多元醇的性质(如
羟值、
酸值、水分和
金属离子的含量等)外,操作工艺也是主要的
影响因素。端NCO基聚氨酯预聚体的稳定性还受储存容器的密封性、容器器壁性质及容器内气体的影响。有时容器内少量空气的存在会影响预聚体,尤其是
MDI类预聚体的稳定性。有时为改善贮存稳定性,减少增粘和凝胶机会,需要添加微量
苯磺酰氯之类的
稳定剂。
胶粘剂、涂料预聚体技术在单、
双组分涂料或胶粘剂的制备方面获得了十分广泛的应用。
聚氨酯胶粘剂不但对不同被粘基材的表面有着较好的适应性,而且自身
内聚能较大,具有相当高的强度。聚氨酯预聚体可作为胶粘剂的主体成分。按照预聚体的
反应性大致可分为
单组分反应性胶粘剂、单组分非反应性胶粘剂和双组分反应性胶粘剂等三类。单组分反应性胶粘剂一般采用含活性NCO基团的或含被封闭的NCO基团的预聚体。含游离NCO基团的预聚体,通常可直接使用,或配制成
室温固化的单组分湿固化聚氨酯胶粘剂或涂料。在制备用于单组分胶粘剂的预聚体时,无论是在本体或溶液形式,通常在
聚酯多元醇与
TDI或
MDI的扩链反应中控制NCO与
OH基团的
摩尔比大于1,使得反应产物中的游离NCO含量控制在一定水平。端NCO基预聚体可用于胶粘剂、涂料、浸渍剂等许多领域。将聚氨酯预聚体与废旧
轮胎橡胶粒子混合,浇制用于幼儿园等
公共场合的弹性垫,是湿固化聚氨酯预聚体用作
橡胶颗粒粘合剂应用的一个典型例子。