| 、四或更多异氰酸酯官能团（平均2.7个官能团）的分子混合组成的。异氰酸酯可以通过和多元 醇反应生成一种预聚物。当异氰酸酯和羟基官能团的化学当量比率大于2：1时，生成一种准预聚物，当其当量比率等于2：1时，生成真正的聚合物。异氰酸酯的 比较重要的性质包括分子结构、NCO含量，功能特性和粘度。
聚氨酯中另一个必不可少的的组分是多元醇。含有两个羟基官能团的分子叫做二元醇，含有三个羟基官能团的分子叫做三元醇，依此类推。在生产实践中，多元醇被分为短链或低分子量链增长剂和交联剂如乙二醇(EG), 1,4-丁二醇 (BDO), 二乙基乙二醇 (DEG), 甘油, 和三羟甲基丙烷(TMP). 多元醇是一种特殊的聚合物。是由氧化丙烯（PO)、氧化乙烯（EO)、催化加成到含有羟基或胺基的有机物上，或由二元酸如脂肪酸和二元醇如乙二醇或二丙醇（DPG)缩聚而成。PO，EO加成而制得的多元醇为聚醚多元醇。通过缩聚反应制得的多元醇为聚酯多元醇. 引发剂、增长剂、和多元醇分子量的不同大大影响聚氨酯的物理状态和物理性质。多元醇的比较重要的特性包括它们的分子架构、引发剂、分子量、羟基含量、功能特性和粘度。
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叔胺催化的聚氨酯反应机理 |
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水与异氰酸酯反应生成的二氧化碳气体 |
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聚合反应使用的催化剂有：叔胺如二甲氨基环己烷，或有机金属化合物如：月桂酸二丁基锡、辛酸铋。此外，催化剂的选用可以考虑其是否有利于聚氨酯（凝胶）反应, 如1,4二氮杂双环[2.2.2]辛烷(也叫DABCO或TEDA), 或脲(鼓泡) 反应, 如 二（2 -二甲）醚 , 或者只是催化异氰酸酯的三聚反应, 例如辛酸钾.
聚胺酯最吸引人的一个特性是它们可以做成泡沫。发泡剂如水和几种卤化物如HFC-245fa (1,1,1,3,3-五氟丙烷)和HFC-134a (1,1,1,2-四氟乙烷),以及碳氢化合物如正戊烷, 被加入到树脂组分当中，或者从辅助途径加入。水和异氰酸酯反应生成二氧化碳气体，生成的气体填充并且扩展搅拌过程中产生的气泡。. 反应分为三个步骤.：一个水分子和一个异氰酸官能团反应生成一个氨基甲酸。氨基甲酸不稳定，会分解成为一个二氧化碳和一个胺, 生成的氨和更多的异氰酸酯反应生成脲。水的分子量很小，所以即使很少量的水它的摩尔比也很大，也会产生很大量的脲。脲在反应组分中的溶解性很差就会形成一种含有聚脲的独立的固相. 这种聚脲相的浓度和结构T会极大地影响聚氨酯泡沫的性质。选用卤化物和碳氢化合物时要确保其沸点接近室温。因为聚合反应是放热反应，这些发泡剂在反应过程中挥发成气体。它们填充和扩展蜂窝状的聚合物体系，形成泡沫。要知道的是，发泡剂不能产生气泡，它们只是扩散到由搅拌过程中形成的气泡当中。实际上，高密 度微孔泡沫可以在不添加发泡剂，而只是在使用前对树脂组分预先进行机械发泡
表面活性剂用于在发泡过程中改善聚合物的特性。用于乳化液体组分，调节气泡的大小，和稳定气泡的结构以防塌陷和表面缺陷。硬质泡沫表面活性剂用于生成很小的气泡和很高的气泡含量. 软质泡沫表面活性剂用于稳定反应物质同时增大气泡含量以防止泡沫皱缩。选用表面活性剂时要考虑使用的异氰酸酯、多元醇、组分的兼容性、系统的反应性、工艺条件和设备、工具、部件形状和制品重量等影响因素。.
原材料
要制造聚胺酯，需要有两类至少两种功能的物质作为反应剂：含有异氰酸酯官能团的化合物，和含有活性氢原子的化合物。这些化合物的物理化学特性、结构和分子大小会对聚合反应、易加工性及聚胺酯加工后的物理特性产生影响。此外，助剂如催化剂、表面活性剂、发泡剂、交联剂、阻燃剂，光稳定剂和填料的加入目 的是为了控制和改善反应工艺和聚合物的性能。
异氰酸酯
合成聚氨酯时要有含有两个以上官能团的异氰酸酯. 据记载，芳香族异氰酸酯占全球二异氰酸酯生产的大部分。脂肪族和脂环族异氰酸酯也是聚氨酯材料家族的重要组成部分但在量上占的比重不大。这有几方面原因：1，芳香族链接的异氰酸酯基团比脂肪族的反应活性强，2，芳香族的异氰酸酯更经济实惠，而脂肪族异氰酸酯只有当最终产品要满足特殊的要求时使用。如：光稳定性好的涂料和弹性体只能由脂肪族异氰酸酯制得。就算是同一级别的异氰酸酯，由于空间结构的不同，官能团的反应活性也有显著的不同，比如对于 2,4-甲基二异氰酸酯, 甲基对位的异氰酸酯的活性就比邻位的反应活性强。
生产异氰酸酯的主要工艺是胺与光气反应。原材料胺是由相应的硝化物加氢生成，如甲苯二胺 (TDA) 是由二硝基甲苯生成，然后转化为甲苯二异氰酸酯(TDI). 二氨基二苯基甲烷或苯基甲烷是由硝基苯生成苯胺，然后转化为二苯基甲烷（MDI)
两种最重要的芳香族异氰酸酯是：甲苯二异氰酸酯（TDI)和二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）。TDI 包括 2，4-甲苯二异氰酸酯和2，6甲苯二异氰酸酯两种异构体，最重要的品种是 TDI-80 (TD-80),含有80% 的2,4-异构体和20%的2,6-异构体. 这种混合物大量用于制造聚氨酯软质块状泡沫塑料和模成型泡沫塑料。TDI,特别是粗制的TDI 和TDI/MDI混合物可以用于硬质泡沫制品，但慢慢被聚合的MDI取代。 TDI-聚醚 和 TDI-聚酯预聚物被用于高性能涂料及弹性体 预聚物在使用是需用真空抽走TDI单体，以大大减轻其毒性危害。二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI) 有三种异构体, 4,4'-MDI, 2,4'-MDI, 和2,2'-MDI,也可以通过聚合实现甚至增强第三种异构体的功能。
只有4,4'-MDI 单体可以买到纯的异构体。其产品形态可以是冷冻状态的固体或者片状物，或者是熔融态，用于制造高性能的预聚物。单体混合物, 含有大约50% 的 4,4'-异构体 and 50% 的2,4'-异构体,在室温下是液体，用于制造喷涂聚脲弹性体的预聚物。4,4'-MDI 混合物含有M |
