反应原理

异氰酸酯基（-NCO）的高度不饱和的结构，决定了它有较高的反应活性。根据Baken等人的异氰酸酯基团的电子共振理论，可以得出由于-NCO的共振作用，使其电荷分布不均匀，产生了亲核中心和亲电中心。其电子共振结构表示如下：

氮碳氧原子的电负性顺序是O＞N＞C，所以氮原子和氧原子的电子云密度较大，表现为强的负电性，容易与亲电试剂进行反应。与此相反，由于两端强电负性原子的作用，使得碳原子的电子云密度降低，表现出较强的正电性，成为亲电中心。因此，二异氰酸酯非常容易和含有氢原子的化合物进行反应。

一、聚氨酯合成过程中涉及的基本化学反应

1、NCO和羟基的反应

NCO和羟基的反应是聚氨酯工业中最重要的反应之一，可以说是聚氨酯工业的基础。主要生成氨酯基，其反应主要发生在异氰酸酯与多元醇及其小分子醇之间的反应，是聚氨酯合成的主要反应，其反应如下所示：

2、NCO和水的反应

NCO和水的反应是聚氨酯泡沫的主要反应之一，其主要的应用是利用生成的二氧化碳来给聚氨酯制品发泡，也是聚氨酯工业中重要的反应，反应主要生成脲基。在普通聚氨酯产品合成过程中，须严格控制醇、胺、溶剂中的水份含量，其原因有水作为双官能反应物与异氰酸酯反应，生成脲基于聚氨酯中，它是一种单体，影响反应的继续进行；其次，水的相对分子质量较小，在反应体系中只要含有少量的水，将会消耗大量的NCO，影响配方的准确性，会对产品的性能产生不利的影响；还有就是异氰酸酯与水的反应生成二氧化碳，导致不需要发泡的产品发泡等不利影响。需要特别指出的是，即使在聚氨酯泡沫的生产合成过程中水分的含量也要严格控制，不然对泡孔的控制将不确定，同时与水反应会释放出大量的热量，可能会使制品出现烧焦等不良现象。其具体反应如下所示：

3、NCO和氨基的反应

NCO和氨基的反应也是聚氨酯合成工业主要化学反应之一，其主要的应用产品主要在CPU、水性聚氨酯、固化剂以及双组份聚氨酯等领域。具体应用实例将在今后的内容中以专题的形式进行分享交流。需要特别指出的是，在NCO与氨基的反应中，需要严格控制反应温度，因为NCO和胺的反应较快，温度太高容易产生凝胶等不良影响。

4、NCO和羧基的反应

NCO和羧基的反应是聚氨酯工业中应用较少的反应之一，主要过程是现生成稳定性较差的酸酐，然后分解成脲和二氧化碳。主要应用的地方在水性聚氨酯产品的生产研发中，其反应温度较高，一般温度达到130摄氏度才会发生。

5、NCO封闭反应

NCO封闭反应是聚氨酯助剂方面的主要反应之一，主要应用在封闭型异氰酸酯固化剂和一些双组份类聚氨酯产品中，常用的封闭剂有苯酚、甲醇、乙醇、丙酮肟、己内酰胺、亚硫酸氢钠等，具体的在今后以专题形式分享给大家。具体的相关封闭解封过程如下：

6、NCO和环氧化物的反应

NCO和环氧化物的反应主要应用是在环氧树脂改性聚氨酯的相关产品中，是聚氨酯改性的主要反应之一，具体反应如下：

7、NCO和脲的反应

NCO和脲的反应通常在100摄氏度就可以发生，该反应在CPU制品的硫化过程中经常遇到。具体如下：

8、NCO和氨基甲酸酯的反应

NCO和氨基甲酸酯的反应需要在高温或者强碱等催化剂存在的条件下反应，能够有效的提高制品的交联度，是深度交联的一种应用。具体反应如下：

9、NCO的交联反应

在实际的聚氨酯制备过程中，为了提高产品的力学性能，会使用一些大于2官能度的小分子醇或胺，我们三元醇为例为大家展示一下NCO的交联反应，具体如下：

10、丙烯酸改性聚氨酯的反应

    在聚氨酯的改性方法中，丙烯酸改性聚氨酯是主要的方法之一，其具体的案例我们会在今后以专题的形式与大家分享，先向大家展示一种简单的丙烯酸改性聚氨酯的方法，具体如下：