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haihe2013

新虫 (小有名气)

[求助] 聚氨酯丙烯酸酯预聚体合成工艺问题

1.用IPDI、PPG、HEMA两步法合成了聚氨酯丙烯酸酯预聚体,两步反应终点都是2.5小时左右,50℃终点,终点异氰酸根<0.3%。转入干燥玻璃瓶内储存2小时仍为无色透明流动液体,可是过夜后的早晨总是发现底部一半左右凝胶化。
2.怀疑是终点残留异氰酸根所致,因为文献报导第二步终点都是80℃左右使异氰酸根耗尽。所以尝试终点升温,但是到60℃左右总是粘度激增缠绕搅拌轴,物料从均匀流动粘液变成软质凝块状报废。也曾尝试在50℃以下不升高温度,通过延长反应时间消耗剩余的异氰酸根,但是到4小时左右也粘度增大逐渐缠绕搅拌,致凝胶报废。
3.试验条件:IPDI入四口瓶中,搅拌下滴加PPG(已蒸馏除水),NCO反应50%后滴加HEMA(含水1500ppm);全程氮气保护;正丁胺法测定终点;试过对羟基苯甲醚和对苯二酚做阻聚剂,加入量0.5~2%结果都一样。
由于问题尚未解决,再次请高手指教:怎样改进才能得到流动性好和稳定性优的聚氨酯丙烯酸酯预聚体?
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haihe2013

新虫 (小有名气)

虫虫都放暑假了?
难道HEMA中的水分要控制得更低吗?
反应过程没有加回流管导致NCO蒸发使NCO/OH比例偏离?
最困惑的是第二步加完HEMA低温45℃反应3小时后(NCO含量已经不高了NCO≤0.1%),这时无论低温继续反应还是升温反应都会粘度激增缠绕搅拌轴(爬杆),可文献上都说可以逐步升温到80℃以上啊!
2楼2014-08-08 08:51:41
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pengfei0512

木虫 (著名写手)

飘渺纤尘

【答案】应助回帖

★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★
haihe2013: 金币+20, ★★★很有帮助, 有道理,很受启发。 2014-08-09 11:01:18
呵呵你实验设计有问题
1.反应中异氰酸酯NCO基团和羟基不应该是等摩尔配比应该是羟基过量一般摩尔比例为0.9-0.95:1
2.第一步可以在烧瓶中加入异氰酸酯引发剂升温至60度滴加PPG,滴加一小时反应两小时,然后升温至80摄氏度加入阻聚剂,滴加HEMA。滴加完成后保温两小时结束。
3.主要错误凝胶在于加入阻聚剂对羟基苯甲醚或对苯二酚还要通氮气。说明你对这两个阻聚剂的性质不了解产生凝胶也是正常。这两者都是需氧型阻聚剂在有一定氧气存在性才会起到阻聚作用。通氮气后物料中少量的溶解氧没了不能阻止自由基聚合造成凝胶。
让孤独化作今生最哀艳的水仙,绽放在来生世界的彼岸
3楼2014-08-08 09:38:44
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wangzhong135

木虫 (正式写手)

【答案】应助回帖

★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★
haihe2013: 金币+20, ★★★很有帮助, 指出了原料方面的重要影响,对解决问题很有启发。 2014-08-09 11:08:40
相当诡异!问题不在水分,大面在PPG!
两个因素:
1.PH值是否高!可能PPG后期处理没水洗干净!关键PPG有两种合成工艺,分别针对情况不一样!一种是针对非聚氨酯体系,不需要处理反应体系中的催化剂,一种是针对聚氨酯的就一定得处理,处理不赶紧想不凝胶都难!
2.金属离子是否超标!这个是催化剂引入的,PPG的催化剂目前主要用的2种,一种可以水洗赶紧,一种不行!建议用火焰光度计测试一下。
最最诡异的是楼主2.5个小时在50度就反应就把NCO降下来了!(而且还没加催化剂,我和我的小伙伴惊呆了!
我们都是加了催化剂,反应前期60出头,后期85左右,前后大约也得6小时!
但是若情况属实,很大原因就是上头说的2个方面,那个加速是大大大的,直至凝胶!
没想明白不要说,想明白了不用多说,多说话是个很庸俗的事!
4楼2014-08-08 09:42:12
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haihe2013

新虫 (小有名气)

引用回帖:
3楼: Originally posted by pengfei0512 at 2014-08-08 09:38:44
呵呵你实验设计有问题
1.反应中异氰酸酯NCO基团和羟基不应该是等摩尔配比应该是羟基过量一般摩尔比例为0.9-0.95:1
2.第一步可以在烧瓶中加入异氰酸酯引发剂升温至60度滴加PPG,滴加一小时反应两小时,然后升温至8 ...

由于最终产品不允许含有水分(试过最终产品暴露空气中水分很高),所以为了在第二步滴加HEMA时引入氧气,是否可以通入纯氧以便隔绝含有水分的空气?我们阻聚剂是溶解在HEMA中随着料液滴加进入的,与滴加HEMA前一次性加入反应液比,哪个更好?谢谢!
5楼2014-08-09 11:29:47
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pengfei0512

木虫 (著名写手)

飘渺纤尘

【答案】应助回帖

★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★
haihe2013: 金币+10, ★★★很有帮助, 针对性强。 2014-08-09 13:43:11
引用回帖:
5楼: Originally posted by haihe2013 at 2014-08-09 11:29:47
由于最终产品不允许含有水分(试过最终产品暴露空气中水分很高),所以为了在第二步滴加HEMA时引入氧气,是否可以通入纯氧以便隔绝含有水分的空气?我们阻聚剂是溶解在HEMA中随着料液滴加进入的,与滴加HEMA前一次 ...

一次性加就可以了,另外什么气也不用通
让孤独化作今生最哀艳的水仙,绽放在来生世界的彼岸
6楼2014-08-09 11:41:41
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一粒沙2014

木虫 (小有名气)

【答案】应助回帖

★ ★ ★ ★ ★
haihe2013: 金币+5, 有帮助, 始终有提示,感谢! 2014-08-09 16:20:12
感觉NCO的测定有点问题,其次是配比有点问题
学以致用,努力!加油!
7楼2014-08-09 12:21:06
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haihe2013

新虫 (小有名气)

引用回帖:
7楼: Originally posted by 一粒沙2014 at 2014-08-09 12:21:06
感觉NCO的测定有点问题,其次是配比有点问题

摩尔比基本接近理论值,HEMA稍微过量,PPE/IPDI/HEMA=1:2:2.05。也试过PPG和HEMA同时过量2.5%,未见影响。
8楼2014-08-09 16:39:58
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一粒沙2014

木虫 (小有名气)

【答案】应助回帖

★ ★ ★ ★ ★
haihe2013: 金币+5, 有帮助 2014-08-11 07:54:05
你这个配比没几个人看得懂的,各家的PPG指标是不同的。其次,不要始终只看体系的水分,也关注下酸碱性
学以致用,努力!加油!
9楼2014-08-10 23:23:11
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haihe2013

新虫 (小有名气)

检测PPG中金属杂质含量高,但试剂营销公司都给不出数据,总不能每次都检测吧。加高纯水和碳酸镁洗脱吸附然后蒸馏除水净化PPG?
10楼2014-08-15 13:53:38
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