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不同二元醇扩链剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2017-8-13 19:09:21
本文介绍不同二元醇扩链剂

以聚己二酸-缩二乙二醇-2000为软段,不同二元醇扩链剂和异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为硬段,丙烯酸羟乙酯(HEA)封端,采用预聚体法合成UV固化聚氨酯.分析了不同二元醇扩链剂的相对动力学活性;通过红外光谱表征了光固化聚氨酯树脂的结构,研究了不同的二元醇扩链剂对光固化膜力学性能、耐热性能和使用性能的影响.

结果表明,反应温度80℃,乙二醇(EG)与苯基异氰酸酯(PI)的反应速率最快,1,2-丙二醇(1,2-PEG)与PI的反应速率最慢;以1,4-环己烷二甲醇(CHDM)为扩链剂的聚氨酯膜力学性能和耐热性最好.

氰酸酯基团的量与低聚物二元醇和小分子扩链剂中羟基量的比值;亲水基团含量#(—0CCA)则是指亲水基团—0CCA占整个体系中的质量分数。由乙二醇和一缩二乙二醇为扩链剂可制得微带蓝光白色乳液,而且乳液稳定性较好。

由于低分子扩链剂可以与过量异氰酸酯进行二次反应,生成氨基甲酸酯或缩二脲结构的刚性链段,而聚醚二元醇或聚酯二元醇则为聚氨酯结构的柔性链段(软段)。因此扩链剂的加入有助于形成聚氨酯的硬段结构,硬段部分对材料的力学性能贡献较大。

对于所选用的四种不同的扩链剂而言,由于四种扩链剂本身结构不同,所以使得组成聚氨酯的硬段结构也不同。总体而言,无论对于C-BD型还是CE型聚氨酯,在异氰酸指数"及扩链剂用量相同的条件下,由于加入的乙二醇分子链最短,所以整个体系中硬段的密度较大,涂膜的力学性能也最高。随着扩链剂分子"原子数目的不断增多,体系中硬段的密度不断变小,材料的拉伸强度也随之降低。



4,4’-双仲丁氨基二苯基甲烷(Unilink4200,MDBA)

MDBA是4,4’-双仲丁氨基二苯基甲烷的商品名,也可以叫做Unilink4200,是一种液体仲二胺,由于其中每个氨基上的氢原子被一个仲丁基取代,在有限的空间里活泼氢原子和仲丁基的 结合产生了许多独特的性能,氨基部分形成了影响硬段的脲键,而丁基则起内增塑剂作用。 它与聚合物母体相连,既不会浸出,也不会析出。同时烷基增加了二胺的溶解性,使它几 乎能与任何多元醇和多元胺混合。


数据表明,无论C-BD型还是CE型聚氨酯,乙二醇为扩链剂制备的聚氨酯涂膜具有较高的拉伸强度,而由二醇为扩链剂制备的聚氨酯涂膜的力学强度最低。同时,由于乙二醇中柔性链最短,材料的断裂伸长率较低。同理由于醚键的存在,所以一缩二乙二醇与丁二醇相比材料具有较高的断裂伸长率,而以二醇结构中的柔性链最长,所得到的聚氨酯的断裂伸长率也应达到最长。

聚氨酯的力学性能不仅与硬段的结构有关,而且还取决于硬段与硬段之间形成的氢键数目。改变扩链剂用量所得聚氨酯材料的力学性能有着显著的差异。由于随着扩链剂用量的增大,聚氨酯硬段结构中存在氨酯、脲、酯、醚等基团而产生氢键的数量和分布发生了变化。

形成的氢键起到“交联”作用,从而大幅度提高了材料的力学性能。此外,膜的断裂伸长率也随着聚氨酯中硬段的增多而逐渐下降。由表G还可以看出,起初随着扩链剂用量的不断增加,材料的亲水性逐渐下降,膜的吸水率不断减小,而当扩链剂含量达到一定时,体系中氢键对材料的影响作用增大,氢键的亲水性较好,所以膜的吸水率又随着扩链剂含量的进一步增大而增大。

聚氨酯弹性体的力学性能取决于其硬链段的分子之间的相互作用力。应力应变,弹性模量和断裂伸长率是聚合物重要的表征,他们展示如何变化的异氰酸酯和/或扩链剂的分子量,以及扩链剂的变化导致聚氨酯弹性体性能的变化。

使用各种扩链剂但含有一个相同软链段的聚氨酯弹性体的应力应变曲线,三种不同的状态都可见,纯粹的弹性形变出现在在低形变的情况下[28]。其次,对所有聚合物的研究都有塑形流动出现的区域。最后,在300%以上的压力增加的曲线可以看出,这可以归因于应变软链段的结晶链。

聚氨酯弹性体扩链剂从结构上主要分为二元醇和 二元胺两大类。传统常用的二元醇有1,4-丁二醇,己二醇、丙二醇等。二元胺类如3,3!-二氯-4,4!-二苯基甲烷二胺(MOCA)和二乙醇胺等。其中聚氨酯弹性体用量最多的是MOCA。新型扩链剂也主要分为二元醇和二元胺两大类。


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