
人们在选择聚氨酯单体原料时,往往会考虑其官能团、官能度、分子结构、分子量等参数,我们试着再介绍一些化学结构上常见的基础概念,让大家能够更好的理解一些单体原料及分子结构,同时也希望帮助大家选择更合适的单体原料,从而优化配方。
杂化,一般是指原子为分子中的共价键的形成而提供的整个分子的杂化原子轨道。在异氰酸酯官能团NCO中,不考虑苯环及假设N和O的是相同元素的情况下,应该属于典型的SP2杂化,键角或许接近120°,原子中心点处于同一个平面,杂化轨道的概念让人们更好的理解NCO基团的强反应性或者不饱和性。
α键和π键,指的是两个原子的杂化轨道,若轨道在两个原子间发生重叠而形成的化学键则称之为α键;若轨道在两原子的上下方发生重叠则称之为π键。这两个键概念是由共价键理论而来,在高中我们就得知原子都拿一个电子出来共享而形成共价键,也可以说把一个电子分配给原子或者原子的相应轨道上,参与成键的电子来自原子的价层,往往外层居多;这种思路侧重考虑原子及分子的局部电子云,分子轨道杂化则更偏重整个分子的电子分布及相互作用。在NCO的双键连接中,分别为α和π键,由于整个基团的杂化叠加,其电子云密度或者说活性,肯定是比单个双键的活性要高的。
共振或共轭,在另外一些分子中,比如刚提过的NCO中,单个键结构不能正确的表达或者反应它们的成键特征,就会用到共振或者共轭来表示,包含了分子结构中电子分布或者排列的各种可能方式,这些方式都可以对成键或者稳定性做出一定的贡献,也可以让我们多一个方面来理解异氰酸酯的高反应性。
诱导,一般是指相对于某几个化学键或者局部之外的数个原子或者分子环境诱导该局部发生电负性或者极化效应的一种现象。比如芳香族异氰酸酯的NCO由于被苯环诱导往往比脂肪族的NCO具备更高的反应性。
电负性或极化性,一般是指电负性较大的元素将电子更近的拉向他们自己,这样的元素在分子或者原子中,也会引起共价键偶极及分子偶极的行为。最典型的就是水分子,由于被极化而不显示中性产生电磁场,可以被电流影响流动路径。这也是聚酯型聚氨酯没有聚醚型聚氨酯更耐水解或者耐候的深层原因之一,酯键一般比醚键具备更多的电负性。
极化率,是电负性或极化性的量化,一般指的是分子中电子被另外一个分子所诱导或者极化而偏离本身标准位置的程度,尤其对理解溶剂性质及液体多相平衡有很好的帮助,也有利于人们更好的理解溶液聚合界面聚合等反应模式。在聚氨酯胶水中,采用极性大的溶剂来稀释胶水来延长使用时间也是利用了羟基电子被溶剂极化而降低了与NCO的反应时间或者形成竞争降低了NCO与羟基外层电子的亲密接触的概率。
位阻,一般是指两个或者多个基团,由于填充轨道间的电子静电排斥而相互远离的一种倾向。个人更多的理解为由于整体的空间体积原因而导致不同分子的不同性质。比如MDI几乎没有位阻,其反应速度明天比TDI要快很多,因为MDI更多的概率亲密接触到羟基,而TDI由于甲基及另外一个NCO而使得其行动没有MDI灵活,这应该是最主要的原因,多一个苯环的电负性也应该巩固了这个优势。

上面的这些概念都是我们人类为了更好的认识和理解化学物质而采取的模型思路,真实的大自然并不一定是这样的,大自然的奥秘藏在每一粒沙子里,也藏在每一个人心里;每个分子或者元素都有裂痕,那是光进来的地方,也是能够参与反应的原因所在,裂痕就是大自然的奥秘,没有裂痕的只有一位。
万物皆有裂痕,那是光进来的地方。
—莱昂纳德▪科恩
