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聚氨酯作为一种合成高分子材料，因为其性能优异且易改性,应用领域不断扩大。目前中国已己成为聚氨酯最大生产和消费国,但是聚氨酯合成革生产仍以干法和湿法工艺为主,有机溶剂挥发严重,不利于环境保护。中国工业信息和财政部联合下发《重点行业挥发性有机物消减行动计划》明确指出了VOC排放量的消减目标。“十三五”规划指出针对皮革行业,重点推无溶剂聚氨酯等环境友好型技术替代有机溶剂树脂合成聚氨酯。其中无溶剂聚氨酯合成革树脂从产品到工艺要完成开发与中试,力争在“十三五”末期建成运行万吨级生产装置。但是双组份无溶剂聚氨酯在合成中反应过快造成过程不易控制,是阻碍其发展的重要原因。本论文采用两种方法实现了对双组份无溶剂聚氨酯反应过程的调控:一、利用异氰酸酯基与苯酚、甲乙酮肟等的可逆反应,前期把异氰酸酯进行封闭保护,后期在一定温度下对异氰酸酯进行解封,让其再与多元醇组份反应;二、采用不同种类酸降低叔胺类催化剂DBU的碱性和增加氮原子空间位阻来延缓催化剂的催化效果,实现对反应过程的调控。考察不同条件下清浆时间,凝胶时间,发泡倍数,泡孔结构和断裂伸长率等参数的变化,确定最佳方案。最后通过原位pH,DSC和TG等表征手段对DBU延迟催化剂作用原理进行了分析。主要研究结果如下:(1)以苯酚或甲乙酮肟作为封闭剂,虽然在一定程度可以控制反应过程,但是存在无法成膜,力学性能差,封闭剂残留多,解封温度高(甲乙酮肟解封温度为110℃,苯酚解封温度为120℃),解封速度慢(30min)等诸多问题。(2)DBU季胺盐具有明显的延迟效果,随酸含量增加,清浆时间变长,同时凝胶时间延长,发泡倍数降低,泡孔结构变小,断裂伸长率降低。十种DBU季胺盐中长链有机酸盐表现最好,使用十二酸和十二烷基苯磺酸时的清浆时间分别为129s和117s,断裂伸长率保持在350%和400%以上。降低温度可大幅增加清浆时间,对于十二酸,当温度从110℃降到70℃,体系的清浆时间延长了一分多钟。以乙醇胺为扩链剂时延迟效果很好,但材料断裂伸长率差;以乙二醇为扩链剂时,材料的综合性能最好。(3)原位 pH 分析显示,以 H3PO4-DBU、C6H5OH-DBU、C17H29OH-DBU 作为催化剂和乙二醇作为扩链剂的体系pH值增长较快,符合它们延迟效果相对较差的实验现象。DBU、H3PO4-DBU、C11H23COOH-DBU、C18H29SO3H-DBU 原位 DSC、TG 分析表明它们放热峰面积逐渐减小,反应激烈程度减弱;放热峰的位置逐渐升高,反应难度依次增加。另外TG分析它们的热失重(二氧化碳等气体释放)依次进行,再次证明了它们的延迟效果逐渐增强,以C18H29SO3H-DBU的延迟催化效果最为明显。通过一系列分析可以推断,异氰酸酯组份首先与延迟催化剂中的酸反应,随着酸的消耗,释放出的DBU会催化异氰酸酯与多元醇反应,催化增强和放热升温共同促进后续发泡、凝胶等反应的完成。