近年來，聚氨酯樹脂（TPU）以其杰出的性能特點及其廣泛的市場應用，在PU（聚氨酯）市場中以10%的發展速度逐步增長。TPU 兼具了橡膠的物理機械性能和塑料的易加工等優秀性能，其耐磨、耐油、耐高溫、耐輻射的性能優異，在電子通訊、機械自動化和計算機等領域獲得了廣泛的應用。
聚氨酯的原料一般是以羥基聚酯化合物為主，這類化合物亦稱聚酯多元醇。它與高分子工業中普通的醇酸樹脂、不飽和聚酯或聚酯樹脂等的不同之處在于, 在聚氨酯樹脂中所需的聚酯多元醇分子量低，一般為1000~3000。合成聚酯多元醇的兩種原料通常是由二元羧酸與多元醇縮合。聚酯多元醇的種類一般以羧酸分類，通常有如下幾種：
(1) 己二酸系聚酯多元醇：這類多元醇在聚氨酯中應用面最廣。主要用于制造聚氨酯軟、硬泡沫塑料、橡膠、粘合劑、合成革等。
(2) 醇酸系聚酯多元醇：主要用于聚氨酯涂料、粘合劑等。
(3) 己內酯系聚酯多元醇：用于制造聚氨酯泡沫、塑料、彈性體、纖維、人造革等。這類聚氨酯制品的耐熱性、耐水解性、耐低溫性等較其它聚酯型聚氨酯優越。
(4) 丙烯酸系聚酯多元醇：用于生產光敏性聚氨酯涂料。
本實驗以己二酸和丙二醇為原料合成聚酯多元醇，從聚酯多元醇合成過程中的投料比、反應時間、反應溫度等因素方面作一個更深層次的研究，為聚酯多元醇的生產提供參考。
一、實驗部分
1、儀器
套式恒溫器：浙江新華器械廠；
調壓器TDGC2-1：中國正泰有限集團；
精密增力攪拌器JJ-1：安徽明光市遠祥機械廠；
旋片真空泵ZXZ-1：上海真空泵廠；
真空干燥箱：南京威泰機械科技有限公司；
電子天平：北京賽多利斯天平有限公司。
2、原料
苯酐(PA)：工業級，濟南聯順化工有限公司；
己二酸( AA)：工業級，蘇州厚金化工有限公司；
丙二醇(PDO) ：工業級，濟南長治化工；
醋酸鋅Zn(Ac)2：分析純，金山區興塔美興化工廠。
3、聚酯多元醇的合成
在500 ml四口燒瓶中按配比加入PA、AA、PDO和Zn(Ac)2，通入干燥氮氣約 10 min，緩慢加熱，當大部分物料融解后開動攪拌器，瓶內物料通常在 110 ℃左右完全融解為澄清液。當溫度達到 120 ℃左右時開始出水，此時可認為縮聚反應開始；逐漸升溫，同時加大攪拌速率。當反應至預定時間，將產物放置于真空干燥箱干燥至恒重。
二、聚酯多元醇生產工藝的影響因素
1、投料配比
AA與PDO的投料質量比不同，會造成聚酯多元醇產率的變化。若在酸值為25.9mg KOH/g，反應溫度220℃，反應時間4h的條件下，通過實驗改變AA與PDO的投料質量比，觀察研究聚酯多元醇的產率。實驗結果圖1所示。
圖1? AA與PDO的質量比對聚酯多元醇產率的影響
如圖1所示，AA與PDO的質量比對聚酯多元醇產率有明顯的影響，當AA與PDO的質量比逐漸增大時，聚酯多元醇的產率隨之增加，當它們的比為1:1的時候達到了最高，之后降低，產生這一現象的主要原因可能是因為AA與PDO的質量比會引起一些副反應，從而影響了聚酯多元醇的產率。當AA與PDO的質量比為1:1時，聚酯多元醇的產率達到了最大值為93.73％。
2、反應時間
在AA與PDO的質量比為1:1，酸值25.9mg KOH/g，反應溫度220℃的條件下，觀察了不同反應時間對聚酯多元醇產率的影響，結果如圖2所示。
圖2 反應時間對聚酯多元醇產率的影響
在反應前期，伴隨著反應時間的增加，聚酯多元醇的產率也在逐漸增加。但這種影響隨反應時間延長而趨于緩慢，當反應進行了4h后，反應已基本趨于平衡，反應時間以4h為最佳。
3、反應溫度
當AA與PDO質量比為1:1，酸值25.9mg KOH/g，反應時間為4h時。觀察反應溫度對聚酯多元醇產量的影響，實驗結果如圖3所示。
圖3 反應溫度對聚酯多元醇產率的表面效應
從圖中可以看出，當反應溫度較低時，由于反應不完全，導致聚酯多元醇的產率不高；溫度在220℃時最合適；當溫度過高時，可能會引起其他副反應，聚酯多元醇的產量下降。
三、結論
聚酯多元醇的最佳合成條件：AA與PDO質量比1:1，酸值25.9mg KOH/g，反應溫度220℃，反應時間4 h。該方法操作簡單，使用方便，副作用少，具有很高的性能價格比，適用于工業生產。
