Технология получения полиуретанов

В настоящее время к полиуретанам (ПУ) относят обширный класс полимеров, зачастую сильно отличающихся химической природой, строением цепи и свойствами, но неизменно содержащих уретановые группы –NHCOO–. Иногда с целью уточнения названия из-за наличия наряду с уретановой других функциональных групп употребляют такие термины, как ПУ сложноэфирного типа, ПУ на основе простых олигоэфиров, полимочевиноуретаны. Хотя эти названия технически более точны, пользоваться ими неудобно, поэтому применяют термин “полиуретан”, который объединяет все полимеры, содержащие уретановую группу.
Исходные продукты
Полиизоцианаты. Для производства ПУ применяют ди-, три- и полиизоцианаты. Наиболее распространенными являются гексаметилеидиизоцианат (ГМДИ) толуилендиизоцианат (ТДИ) в виде смесей двух изомеров 2,4- и 2,6-ТДИ в соотношении 65/35 или 80/20. Гексаметилеидиизоцианат (продукт 102-Г) применяется в производстве уретановых материалов и изделий в качестве сырья для получения полимеризованных и модифицированных изоцианатов:

ОСНОВЫ СИНТЕЗА ПОЛИУРЕТАНОВ
ПУ можно получать реакциями полиприсоединения и поликонденсации, из которых практическое применение получила реакция полиприсоединения, основанная на взаимодействии диизоцианатов с соединениями, содержащими не менее двух гидроксильных групп в молекуле. Это могут быть, например, карбоцепные гликоли или простые, а также сложные олигоэфиры с концевыми гидроксильными группами. Синтез линейных ПУ протекает по общей схеме
Полиолы. В качестве гидроксилсодержащих соединений применяют низкомолекулярные диолы (1,4-бутандиол) и более высокомолекулярные жидкие сложные и простые полиэфиры с молекулярной массой 400-6000. Сложные полиэфиры (ПЭФ) получают из адипиновой или себациновой кислоты и гликолей (этиленгликоля, диэтилеигликоля, пропиленгликоля). В рецептуры некоторых ПЭФ входят глицерин и триметилолпропан.

Изоцианаты отличаются высокой реакционной способностью. Они легко реагируют с веществами, содержащими подвижный атом водорода (спиртами, аминами, кислотами, фенолами, водой и другими соединениями). Реакция со спиртами протекает по схеме:
Образующееся соединение является эфиром карбаминовой кислоты RNHCOOH и носит название уретана, a NHCOO — уретановой группы.
С аминами изоцианаты образуют замещенные мочевины — NH — СО — NH —:
С водой реакция протекает более сложно:

Карбаминовая кислота нестабильна, она распадается на амин и диоксид углерода. Амин тут же реагирует с изоцианатом по приведенной выше схеме. Уретаны и замещенные мочевины также реагируют с изоцианатом, первые образуют соединения с аллофанатной структурой:
а вторые — соединения с биуретовой структурой:
Наиболее высокомолекулярные линейные ПУ получают при эквимольном соот­ношении компонентов. Избыток одного из них, а также добавлене монофункцио­нальных соединений приводят к снижению длины цепей полимера.