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化学界的“异形家族”

发布时间：

2025-01-10 17:02

异氰酸酯，这个名字听起来就像是化学界的“异形”家族，但别害怕，它们其实是一群多才多艺的创作家，擅长在分子世界里绘制出各种各样的聚氨酯作品。

想象一下，异氰酸酯家族就像是一个乐队，有独奏的单异氰酸酯，他们独自演奏着化学的旋律；还有二重奏的二异氰酸酯，他们合作无间，创造出优美的和声；当然还有多异氰酸酯，他们就像是一支完整的交响乐团，创造出更复杂的音乐旋律。

按照分子结构又可分为脂肪族，脂环族和芳香族的异氰酸酯。

用于聚氨酯丙烯酸酯合成的主要是二异氰酸酯，常见的二异氰酸酯包括甲苯二异氰酸酯（TDI）、异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）、二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）、二环己基甲烷二异氰酸酯（HMDI）、六亚甲基二异氰酸酯（HDI）、苯二亚甲基二异氰酸酯（XDI）。

1、甲苯二异氰酸酯（TDI）

TDI，这位化学界的变色龙，以其无色或淡黄色的透明液体形态出现，散发着一种刺激性的臭味。作为异氰酸酯家族中的主要成员，TDI在制造聚氨酯产品时，主要问题是不耐黄变，这点在配方设计的过程中需要注意。

TDI的反应活性高，主要是其结构中苯环的吸电子作用所致，让反应过程充满活力。在合成制品时，我们得像控制厨房火候一样，以免反应过快，就像煮饭时火太大，一不小心就糊了。

TDI有两种异构体，2,4位和2,6位，它们就像是一对双胞胎，工业上的TDI是这两位双胞胎的混合体。市场上常见的TDI-80/20、TDI-100和TDI-65/35，前面的数字代表2,4-TDI的含量，通常简称为TDI-80、TDI-100和TDI-65。

尽管TDI价格亲民，反应活性高，合成的聚氨酯硬度高，耐化学品性优良，耐磨性也很不错，但它的耐黄变性非常差,原因就是在光老化中容易形成有色的醌或偶氮结构。

2. 二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）

MDI主要结构有4,4-MDI、2,4-MDI和2,2-MDI三种异构体。常见的有纯MDI和液体MDI两种产品。

纯MDI在常温下为白色到微黄色固体晶体，需要低温储存，简直就是“冷美人”，但使用起来确实有点麻烦。于是市场上有了商品化的液体MDI供应。

由于MDI的结构对称，所以它制成的固化膜有着不错的强度、耐磨性和弹性。虽然在这些方面MDI优于TDI，但它的耐黄变性却有点不尽人意，甚至还不如TDI。

3、苯二亚甲基二异氰酸酯（XDI）

XDI，由71%的间位XDI和29%的对位XDI组成，XDI属于芳香族二异氰酸酯，但由于苯基与异氰酸酯基之间有亚甲基间隔，因此不会像TDI和MDI那样容易黄变。其反应性比MDI快，但泛黄性和保光性比TDI稍差，比MDI优越。

4、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)

HDI为脂肪族异氰酸酯，因为它不含苯环，所以有着优良的耐黄变性和柔软性。HDI的反应活性就像是个慢热型选手，一般情况下是把HDI与水反应制成缩二脲二异氰酸酯，或者通过催化形成三聚体使用。

5、异氟尔酮二异氰酸酯（IPDI）

IPDI属脂环族异氰酸酯，其制成的聚氨酯树脂具有优异的耐黄变性、柔韧性和良好的硬度。主要用于一些耐黄变制品的制备，价格较高，一般用于高档产品中。

6、二环己基甲烷二异氰酸酯（HMDI）

HMDI也是脂环族二异氰酸酯，其反应性低于TDI，所合成的聚氨酯丙烯酸酯具有优良的耐黄变性、良好的挠性和硬度。

二异氰酸酯中-NCO基团与醇羟基反应活性和二异氰酸酯结构有关，芳香族二异氰酸酯比脂肪族二异氰酸酯活性要高;-NCO基团邻位若有-CH3等其他基团，由于空间位阻影响反应活性，所以TDI中4位-NCO活性明显高于2位-NCO；二异酸酯中，第一个-NCO 基团的反应活性又高于第二个-NCO。

异氰酸酯中应用最广泛，年消耗量最大的是TDI、MDI，其次为HDI、IPDI和HMDI，其他异氰酸酯的应用量相对较少。

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