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常用扩链剂对聚氨酯耐热性的影响

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2018-3-8 14:53:16
本文介绍了近年来聚氨酯弹性体耐热性方面的研究进展,讨论了低聚物多元醇、异氰酸酯、催化剂、交联剂、常用扩链剂对聚氨酯耐热性的影响

有机杂环引入、产生交联结构、加入无机填料、与纳米材料复合等对弹性体耐热性能有明显改善,可以使弹性体材料在较高的温度下具有优异的机械性能。

聚氨酯弹性体是以二异氰酸酯和低聚物多元醇为基本原料聚合而成的高分子材料,具有机械性能好、耐磨耗、耐油、耐撕裂、耐化学腐蚀、耐射线辐射、粘接性好等优异性能,但其使用温度一般不超过80℃,100℃以上材料会软化变形,机械性能明显减弱,短期使用温度不超过120℃,严重限制了其广泛应用。

因此,许多研究机构及学者对聚氨酯弹性体耐热形变性能进行了研究,并制备了许多耐热性能 优良的材料,使其在较高的温度下具有较好的机械性能。但是聚氨酯弹性体结构的复杂性,影响其耐热形变因素很多。

低聚物多元醇、异氰酸酯、催化剂、聚合工艺条件、引入分子内基团、常用扩链剂对聚氨酯耐热性的影响分析。

原料对聚氨酯弹性体耐热性影响。聚氨酯弹性体由软段(低聚物多元醇,主要分为聚酯型、聚醚型和聚烯烃型多元醇等)和硬段(二异氰酸酯和扩链剂)组成。

常用扩链剂对聚氨酯耐热性的影响与其刚性有关。一般来说,刚性链段含量越高,弹性体耐热性就越好。

低聚物多元醇的相对分子质量是多分散的,而多异氰酸酯往往是多种异构体的混合物,异构体的存在会破坏硬段的规整性,使得弹性体的耐热性降低。严格控制原料的纯度,降低缩二脲和脲基甲酸酯等热稳定性差的基团的摩尔分数,可以提高弹性体耐热性。



4,4'-亚甲基-双(3-氯-2,6-二乙基苯胺),固化剂扩链剂MCDEA特性与用途

a. 本品与 TDI 预聚体有着良好地相容、配伍性,所制备的PU制品具有优良的物理以及动态力学性能,在PU的浇注、喷涂、RIM等工艺技术方法都可使用;在PU的弹性体、微孔制品、胶粘剂、涂层剂等制品制备中,都有着广泛地应用;

b. 本品也可以用作环氧树脂的固化剂以及供制备聚酰亚胺等所用;

c. 由于在MDA中“乙基”基团的引入,使本品的毒性大为减低,如对于大白鼠经口中毒值为 LD50>5000mg/kg



低聚物多元醇。不同结构的低聚物多元醇与相同异氰酸酯反应生成的氨基甲酸酯,其热分解温度相差很大,伯醇最高,叔醇最低,这是由于靠近叔碳原子和季碳原子的键最容易断裂的缘故。由于酯基的热稳定性比较好,而醚基的α2碳原子上的氢容易被氧化,所以聚 酯型聚氨酯耐热性能比聚醚型聚氨酯好。

由聚酯所制备的聚氨酯,聚酯类型的不同对热性能几乎没有太大的影响。对于聚醚型聚氨酯,聚醚的类型对其耐热性能有一定的影响,如由甲苯二异氰酸酯(TDI)、3,3′2二氯24,4′二苯基甲烷二胺(MOCA)分别与聚氧化丙烯二醇和聚四氢呋喃醚二醇(PTMG)所制备的聚氨酯,放入121℃环境下老化7天后,二者的拉伸强度存在明显差别,前者室温下拉伸强度 保留率为44%,而后者保留率为60%。

低聚物多元醇相对分子质量或分子链长对聚氨酯热降解的特 征分解温度没有明显的影响。刘凉冰[6] 研究了聚酯型和聚醚型聚氨酯的降解机理,并分析了影响其耐热性的因素,得出聚酯型聚氨酯弹性体耐热性能优于聚醚型的结论。

异氰酸酯。硬段是影响聚氨酯弹性体耐热性能的主要结构因素。硬段的刚性、规整性、对称性越好,其弹性体的热稳定性亦越高。硬段质量分数增加,形成较多的硬段有序结构和次晶结构,使两相发生逆转,硬段相成为连续相,软段分散在硬段相中,从而提高了高温下弹性体的拉伸强度和耐热性。

从分子结构上看,二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)与TDI分子结构类似,均含有NCO基和苯环结构,但是由于结构简洁性、刚性、规整度和对称性较弱,导致其弹性体的微相分离程度不够,制得的弹性体热稳定性均一般。

一般情况下,异氰酸酯纯度越高,异构体越少,生成的聚氨酯弹性体规整度、对称性越高,耐热性越好。结构规整的异氰酸酯形成的硬链段极易聚集,提高了微相分离程度,硬段间的极性基团产生氢键,形成硬段相的结晶区,使整个结构具有较高的熔点。


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