近年来，聚氨酯树脂（TPU）以其杰出的性能特点及其广泛的市场应用，在PU（聚氨酯）市场中以10%的发展速度逐步增长。TPU 兼具了橡胶的物理机械性能和塑料的易加工等优秀性能，其耐磨、耐油、耐高温、耐辐射的性能优异，在电子通讯、机械自动化和计算机等领域获得了广泛的应用。

聚氨酯的原料一般是以羟基聚酯化合物为主，这类化合物亦称聚酯多元醇。它与高分子工业中普通的醇酸树脂、不饱和聚酯或聚酯树脂等的不同之处在于, 在聚氨酯树脂中所需的聚酯多元醇分子量低，一般为1000~3000。合成聚酯多元醇的两种原料通常是由二元羧酸与多元醇缩合。聚酯多元醇的种类一般以羧酸分类，通常有如下几种：

(1) 己二酸系聚酯多元醇：这类多元醇在聚氨酯中应用面最广。主要用于制造聚氨酯软、硬泡沫塑料、橡胶、粘合剂、合成革等。

(2) 醇酸系聚酯多元醇：主要用于聚氨酯涂料、粘合剂等。

(3) 己内酯系聚酯多元醇：用于制造聚氨酯泡沫、塑料、弹性体、纤维、人造革等。这类聚氨酯制品的耐热性、耐水解性、耐低温性等较其它聚酯型聚氨酯优越。

(4) 丙烯酸系聚酯多元醇：用于生产光敏性聚氨酯涂料。

本实验以己二酸和丙二醇为原料合成聚酯多元醇，从聚酯多元醇合成过程中的投料比、反应时间、反应温度等因素方面作一个更深层次的研究，为聚酯多元醇的生产提供参考。

一、实验部分

1、仪器

套式恒温器：浙江新华器械厂；

调压器TDGC2-1：中国正泰有限集团；

精密增力搅拌器JJ-1：安徽明光市远祥机械厂；

旋片真空泵ZXZ-1：上海真空泵厂；

真空干燥箱：南京威泰机械科技有限公司；

电子天平：北京赛多利斯天平有限公司。

2、原料

苯酐(PA)：工业级，济南联顺化工有限公司；

己二酸( AA)：工业级，苏州厚金化工有限公司；

丙二醇(PDO) ：工业级，济南长治化工；

醋酸锌Zn(Ac)2：分析纯，金山区兴塔美兴化工厂。

3、聚酯多元醇的合成

在500 ml四口烧瓶中按配比加入PA、AA、PDO和Zn(Ac)2，通入干燥氮气约 10 min，缓慢加热，当大部分物料融解后开动搅拌器，瓶内物料通常在 110 ℃左右完全融解为澄清液。当温度达到 120 ℃左右时开始出水，此时可认为缩聚反应开始；逐渐升温，同时加大搅拌速率。当反应至预定时间，将产物放置于真空干燥箱干燥至恒重。

二、聚酯多元醇生产工艺的影响因素

1、投料配比

AA与PDO的投料质量比不同，会造成聚酯多元醇产率的变化。若在酸值为25.9mg KOH/g，反应温度220℃，反应时间4h的条件下，通过实验改变AA与PDO的投料质量比，观察研究聚酯多元醇的产率。实验结果图1所示。

图1  AA与PDO的质量比对聚酯多元醇产率的影响

如图1所示，AA与PDO的质量比对聚酯多元醇产率有明显的影响，当AA与PDO的质量比逐渐增大时，聚酯多元醇的产率随之增加，当它们的比为1:1的时候达到了最高，之后降低，产生这一现象的主要原因可能是因为AA与PDO的质量比会引起一些副反应，从而影响了聚酯多元醇的产率。当AA与PDO的质量比为1:1时，聚酯多元醇的产率达到了最大值为93.73％。

2、反应时间

在AA与PDO的质量比为1:1，酸值25.9mg KOH/g，反应温度220℃的条件下，观察了不同反应时间对聚酯多元醇产率的影响，结果如图2所示。

图2 反应时间对聚酯多元醇产率的影响

在反应前期，伴随着反应时间的增加，聚酯多元醇的产率也在逐渐增加。但这种影响随反应时间延长而趋于缓慢，当反应进行了4h后，反应已基本趋于平衡，反应时间以4h为最佳。

3、反应温度

当AA与PDO质量比为1:1，酸值25.9mg KOH/g，反应时间为4h时。观察反应温度对聚酯多元醇产量的影响，实验结果如图3所示。

图3 反应温度对聚酯多元醇产率的表面效应

从图中可以看出，当反应温度较低时，由于反应不完全，导致聚酯多元醇的产率不高；温度在220℃时最合适；当温度过高时，可能会引起其他副反应，聚酯多元醇的产量下降。

三、结论

聚酯多元醇的最佳合成条件：AA与PDO质量比1:1，酸值25.9mg KOH/g，反应温度220℃，反应时间4 h。该方法操作简单，使用方便，副作用少，具有很高的性能价格比，适用于工业生产。