低游离预聚体之我见
上传日期:于2019-12-08

低游离预聚物或预聚体是近几年市场上较为流行的聚氨酯弹性体预聚物品种之一,此概念或思路由科聚亚较早提出并在市场上推广,得到下游市场的一定认可及推崇,目前国内预聚体厂家也开发出来相应的低游离预聚体。

游离意味着分子更自由或更容易挥发也就是分子量不够大,低游离也就是说前面这些情况的分子或者低聚物在预聚体中含量很少,用相对专业些的化学语言来表达就是分子量分布更窄,尤其偏离预期分子量较大的小分子基团更少或限制在一定范围之内。由于人工合成的材料或者聚合物在分子量角度始终存在一定的分散性,而大自然的高分子几万甚至几百万的几乎是没有差异的,拿个不是很恰当的例子说明下,如我们人类的某个基因DNA分子,10个该类型的DNA其分子量都是10万,结构及构想也都一样;而人工合成的该基因DNA分子,可能7个是10万,2个是12万,1个是6万,这样的话其平均数均分子量也可以说是10万;而低游离即意味着这1个6万分子量的DNA,只有0.1个甚至更低是6万。显而易见还是上帝比较吊,人们虽然偷了果子可还是达不到大自然的鬼斧神工的,而低游离的预聚体具备更好的性能也是可以预期的。

D:DocumentsWeChat Filesshoujiyaqin3129FileStorageTemp9c2e74be377a90c1e647aa0ff05cfb20.jpg

我们仍然是简单的例子,2000克分子量为2000的两官能多元醇,聚醚或者聚酯都是一样,也就是1摩尔或者1个克分子的低聚物和500克MDI来反应(假设用纯的MDI也就是2摩尔的MDI),再抽象一下,也就是说中间是一个二元醇分子,两边分别是一个MDI分子,异氰酸酯指数R即为两摩尔比一摩尔为2,而这三个分子组成的端位NCO分子即为预聚体,两个端位NCO分子质量84比上三个分子量的和就是预聚体的NCO质量分数。说到这里我们要强调一下,这个只是我们抽象出来的,实际的反应绝对不是这么规整这么的准确,各位小伙伴应该知道1摩尔的二元醇,也就是2公斤的的聚醚里面包含6乘以10的23次方个2000分子量的聚醚分子,具体是多少个我是弄不清楚,地球的赤道长度差不多是10的6次方个40米,假如我们的聚醚分子一个只有一个纳米,2000克的聚醚分子排列成一排也可以绕地球N多圈了;这么多数量的分子,让它们都很听话的2个分子找一个MDI分子反应结合都一起,只有上帝办得了。我们人类经过成千上万年的进化DNA分子在大自然的选择中才一点一点的积累成今天的我们,而现代科学尤其高分子聚合物的合成历史也不过百年。能合成出相对低游离的预聚体也算是聚氨酯行业的进步,这也得益于低不饱和度聚醚的出现及工业化,从某一角度而言,低不饱和度聚醚等同于低游离的预聚体,它们都为制品或下游应用带来更高的价值或更合适的工艺性。

有点偏离主题好像,上面我们提到N多个分子和2N多个分子都是一对二的结合是不可能的。插一句我们平时说的2000分子量的PPG两官能聚醚也是有分子量分布的问题,质量好的分布窄也可以说是“低游离”的。这么多个分子去反应,难免有的MDI直接喜欢上了已经结合好的三个分子的预聚体,如和氨基甲酸酯的氨基氢勾搭上了;有的MDI闲着没事自己跟自己二聚体下,而我们刚刚提到聚醚中也因为存在分布问题,一些异构的或者变异的聚醚分子或者缺一个羟基的也会有,同样MDI也不可能都是两个NCO,有的可能多一个,有的分子又少一个或者又多了个苯环的,这样缺胳膊少腿的聚醚或者MDI肯定是有的,大厂的原料里这些老弱病残要想对少一些,也就是业务员推销的时候说的我们的原料更稳定,小厂的游兵散勇更多一些,这样我们就又可以说,大厂的聚醚或者MDI都是“低游离”的,也因此更有性价比。

D:DocumentsWeChat Filesshoujiyaqin3129FileStorageTemp1ba98d166d187e7ed8f9f3aea5643e1.jpg

貌似到处都是低游离,其实低游离一直都是化学所追求的,低游离意味着更高的纯度,人们也因此更喜欢4个9的黄金,也因此意味着更高的价格和成本。黄金要提纯多次才会达到9999,而低游离的预聚体除了正确的合成反应外,更合理的后处理也就是抽真空,或者说把小分子量的缺胳膊少腿的预聚体分子分离开来是关键所在,剩余下来的精锐部队就是所谓的低游离预聚体,10跟一样长度的筷子自然难以掰断,而如果其中有几个半截的自然会省力不少,当然看起来也不够美观不够和谐,预聚体的操作时间及工艺稳定性也会技不如人。当然低游离的预聚体也要选择相对给力或者匹配的质量好些的固化剂才能实现更高性价比的性能,也因此科聚亚会推荐固化剂给客户来配套。而刚刚提到的分离部分,要根据设计预聚体分子量的不同及预聚体构想或稳定性选取合适的真空度,真不度不够抽不出老弱病残,真空度太高了把健全的也给吸出来了;原则上尽量高真空,真空度够大意味的分离温度更低,也降低预聚体解聚的倾向从而保护了产品减少热历程,但同时也意味着能耗的增加成本用电量的增加等,找到合适的平衡点是核心数据,当然磨刀不误砍柴工,真空系统要给力要合理。