合成过程质量控制技巧

对TPU 合成过程中的质量控制主要是控制其相对分子质量及分子量分布，下面从聚氨酯预聚体法的合成原理出发阐述TPU 质量控制技术。

1. 相对分子质量的控制

对TPU 的相对分子质量控制的目的为以下两者之一：使TPU 的相对分子质量达到或接近预期的数值，即使聚合反应在达到要求的相对分子质量时失去进一步聚合的条件。可采用控制两种官能团配比或加入端基封端剂的方法，使TPU 的相对分子质量尽可能高，即使大分子两端的官能团能够无限制地进行聚合反应的条件。

简单地讲，TPU 相对分子质量控制的方法往往是在两官能团等物质的量的基础上，使某官能团（或单体）稍过量或另加少量单官能团物质，使端基封闭，不再反应，反应程度被稳定在某一数值上，就可以制得预定聚合度的产物。

1）控制原料单体的摩尔配比

假设反应开始时单体a—R—a 和b—R′—b 物质的量分别为Na和Nb，且Na≤Nb，则两种官能团的物质的量分别为2Na和2Nb，同时设Na／Nb≤γ≤1 ［γ 称作“官能团物质的量系数”（旧称“摩尔系数”或“当量系数”），是数值小的官能团物质的量与数值大的官能团物质的量之比］。则TPU 的聚合度为

当γ ＝1 时：

当p ＝1 时：

式中，Q 为过量官能团的过量摩尔分数。

就反应而言，决定TPU 相对分子质量大小的首要因素是官能团的摩尔配比，其次才是反应程度。

2）加入封端剂

以等物质的量的a—R—a 与b—R′—b 反应（即Na＝Nb）为例，加入的端基封锁剂为含有与其中一种单体相同的官能团（如b）的单官能团化合物。假定达到t 时刻物质的量少的官能团a 的反应程度为pa。则TPU 的聚合度：式中，Na为端基封锁剂的物质的量。(www.xing528.com)

当pa＝1（即物质的量少的官能团反应完毕）时，

式中，q 为单官能团化合物在单体中的摩尔分数。

综合以上两种控制TPU 聚合度的关系式可以看出，只有在充分保证单体纯度并严格控制单体摩尔配比的前提下，才有可能获得预期相对分子质量的TPU。

2. 分子量分布的控制

聚合反应中TPU 同系物组成的摩尔分数（或数量分数）分布函数为

线型平衡缩聚物分子组成的质量分布函数为

式（3－23）和式（3－24）为Flory 分布函数，其用途：表征聚合物的相对分子质量分布；计算任何反应程度时任何聚合度同系物的摩尔分数。而TPU 的数均聚合度与反应程度的关系为

TPU 的重均聚合度与反应程度的关系为

TPU 相对分子质量分散度为

当聚合反应程度很高（p→1）时，聚合物的分散度接近于2。