一、 原料准备与预处理

配方计算

细节：不同的聚醚、异氰酸酯、扩链剂、潜固化剂，分子量、分子结构、官能度、含水率、活性都是不一样的，甚至同一分子量不同厂家的产品依然有很大差距。实验中习惯性等量替代，或许不是所谓的“质量”问题，而是“兼容性”的问题
操作：不同产品的替代尽量根据合理的化学计算，不同的分子搭配来进行实验。甚至综合考虑单价问题，比如潜固化剂胺值越高，可消耗的NCO越多，实际配方综合成本降低或者性能提升。条条道路通罗马同样适用于聚氨酯配方设计。

多元醇的脱水脱气

细节：多元醇（聚醚/聚酯二醇等）极易吸湿，微量的水会与异氰酸酯反应生成CO₂和脲键，严重影响分子量、官能团和产品的性能（如泡沫的开闭孔率、弹性体的力学性能）。
操作：必须在110-120°C、真空（<-0.095 MPa）下搅拌脱水2-4小时。关键点：升温前先通入干燥氮气或氩气鼓泡吹扫，排除溶解氧，防止高温氧化变色。脱水完成后，在真空和惰性气体保护下冷却至所需反应温度再使用。

异氰酸酯的保存与取用

细节：TDI、MDI等异氰酸酯对水分极其敏感，会变质生成不溶物。
操作：

• • 开封即用：一旦打开原包装，应尽快用完。若需保存，必须用高纯氮气充分置换瓶内空气并密封。
• • 取用技巧：使用绝对干燥的注射器或移液管。对于固态MDI，熔化时务必保证容器和环境绝对干燥，且熔化温度不宜过高（如MDI建议<60°C），防止二聚或形成缩二脲。

催化剂的精确性与稀释

细节：催化剂活性极高，用量通常为ppm级别。
操作：绝对不能直接称量微量催化剂加入大体系！应先用无水溶剂预先稀释100或1000倍，再用精密天平或移液枪准确取用，确保在体系中分布均匀，否则可能出现反应过程急剧升温，粘度瞬间增大、固釜等后果。

溶剂的绝对无水处理

细节：即使是“分析纯”溶剂也可能含有几百ppm的水分。
操作：对极性溶剂（如DMF、THF），需用氢化钙、分子筛等进行回流干燥后重蒸。使用前可用Karl Fischer水分滴定仪检测。

助剂的绝对无水处理

细节：有些助剂在使用的过程中极易吸水：液体除水剂、潜固化剂等，会变质影响产品效果
操作：准备一个干燥皿，将开封过的除水剂、潜固化剂等易吸湿的助剂存放在干燥皿中，放入无水氯化钙、硅胶干燥剂、分子筛等除水剂密封保存。使用过程用一次性习惯取用，取完即刻放回干燥皿存放。

二、 实验操作过程

反应氛围的控制

细节：氧气和水汽是两大天敌。
操作：整个反应体系（尤其是三口烧瓶）必须保持正压的氮气或氩气保护。所有接口涂抹真空硅脂密封。通气口连接装有无水氯化钙或分子筛的干燥管。

加料顺序与方式

原则：一般将异氰酸酯加入到含活泼氢的化合物（多元醇、扩链剂）中，这样更容易控制反应进程。
细节 - “反加法”：在某些特定配方（如制备预聚体）时，会将多元醇缓慢滴加到异氰酸酯中。此法能更好地控制分子量分布，但放热更剧烈，风险更高，需要更强的冷却和更慢的滴加速度。
细节 - 扩链剂加入：对于两步法（预聚体法），扩链剂（如BDO）需在室温或略高于其熔点的温度下，分批或缓慢滴加到预聚体中，防止局部过快交联导致凝胶。
细节 - 催化剂加入：为确保反应可控必须将催化剂稀释过后才能使用，为了保证做到合适的粘度，建议分两步添加。

温度控制的艺术

细节：聚氨酯合成是强放热反应，温度波动对产物结构影响巨大。
操作：

• • 预热：将所有原料预热到接近反应起始温度，避免冷料加入导致温度骤降，破坏计量准确性。或者在投入未预热的原材料时应该暂停加热。
• • 温和升温：采用油浴或加热套时可能为防止温度过热，应该提前控温或者降低预设温度。比如实际需要的温度是100℃，在85℃停止加热等待余温上升。
• • 有效散热：反应釜配备高效的机械搅拌和冷凝回流装置。当温度急剧上升时，要有能力迅速将其浸入冰水浴中强制降温。

搅拌效率与死角

细节：不均匀的搅拌会导致局部过量，产生凝胶颗粒或分子量分布过宽。
操作：根据体系粘度选择合适的搅拌桨（锚式、推进式等），确保能将釜底和壁面的物料有效卷起，无搅拌死角。
如何确定转速：液体不被甩飞到三口瓶内壁上的情况越快越好。

反应终点的判断

细节：仅凭时间判断不准确。
操作：

• • 化学法：定期取样，用二正丁胺法滴定残余-NCO含量，当达到理论值或目标值时即为终点。这是最经典和准确的方法。
• • 物理法：观察粘度变化。有经验的实验员会通过提拉搅拌棒看“拉丝”状态来粗略判断。但对于学术研究，必须依赖-NCO滴定。

结语

聚氨酯合成的精髓在于：

“科学计算，无水操作，惰气保护，精准控温，均匀混合，实时监测。”

把这些小细节做到位，您的实验重复性和成功率将会大大提高。祝您实验顺利！