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低分子扩链剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2017-2-21 11:40:01
聚氨酯的原材料主要有三种:多异氰酸酯、低聚物多元醇和低分子扩链剂。多异氰酸酯与多元醇(或多元胺)作用后生成含有氨基甲酸酯结构的链节,达到一定程度时,再由低分子扩链剂将各链节组合成长链。

其中,在工业合成生产中主要用到的多异氰酸酯有甲苯二异氰酸酯(TDI)、4,4′-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)和六亚甲基二异氰酸酯(HDl)。常用的低聚物多元醇可以分为两类:聚酯多元醇和聚醚多元醇。低分子扩链剂常用二元醇、二元胺类物质。

下面介绍聚氨酯的发展历史、合成的基本知识以及不同的改性方法。

聚氨酯(PU)弹性体通常为(AB)n型结构,由软段和硬段以嵌段、接枝或互穿网络的方式组成。其最基本的单元为聚氨基甲酸酯。由于其综合性能出众,在很多领域都有重要的应用。聚氨酯的综合性能主要表现在其兼有从橡胶到塑料的许多宝贵特点。

如硬度范围宽、强度高、耐磨、耐油、耐臭氧性能优良,且具有良好的吸振,抗辐射和耐透气性能,具有高拉伸强度和断裂伸长率,良好的耐磨损性、抗挠曲性、耐溶剂性,而且容易成型加工,并具有性能可控的优点。所以在很多的领域都有着不可替代的应用。

聚氨酯和其他高分子材料一样,其性能受多方面因素的影响。主链分子结构的基本构成、分子量、分子间的作用力、结晶倾向、支化和交联,以及取代基的性能、位置和体积大小。所以,由不同的原材料制得的聚氨酯在性能上存在着一定的差异。

选用不同的扩链剂和交联方法对性能都将产生不同程度的影响。采用低分子二胺做扩链剂,在基体内生成强极性、耐水解的脲基,使得制品表现出优良的抗拉伸强度和抗撕裂强度,但扯断伸长率和耐候性却比较差。而二醇扩链剂则能同时赋予PU优良的耐候、抗拉伸和抗撕裂性能。



4,4'-双仲丁氨基二苯基甲烷(MDBA)

聚脲

降低凝胶反应速度,使得用喷涂浇铸技术生产这种高硬度聚合物成为可能。延长的凝胶速度可以改善与基层的粘着性、流动性、涂层之间的结合及表面质量。使用4,4’-双仲丁氨基二苯基甲烷-MDBA作为熟化剂,可显著提高聚合物的抗冲击性能低温性能。


在工业生产过程中,催化剂的选用对产品的性能也存在着重要的影响。常用的催化剂有两类:叔胺类和有机锡类。不同类型的催化剂在反应过程中所起到的作用存在着差异。叔胺类催化剂主要催化水与异氰酸酯的反应,有机锡类化合物主要对醇与异氰酸酯的反应起作用,而对水的催化作用较小。在工业中由于用水做发泡剂用,所以经常同时选用叔胺和有机锡类作为混合催化体系。

金属材料由于价格高昂,质量重,耐酸性能差等一系列负面因素,已经在很大程度上限制了其发展与应用。故而力学性能、机械和加工性能、化学稳定性优良,价格低廉的高分子材料在很大程度上越来越受到人们的青睐,在很多领域开始替代了天然材料与金属材料。

但随着工业化进程的加速,对材料性能的要求越来越苛刻。这种要求便刺激了科研人员对新材料的研发和对已有材料的改性。新材料的出现是一个漫长的过程,所以对现有材料的改性工作就不可厚非的受到人们的重视。对材料的改性方法按改性手段主要分为两大类:物理方法改性和化学方法改性。

物理方法改性不再多说,主要介绍一下化学方法改性。

由于物理共混方法改性对材料性能改良的局限性,人们越来越多地采用化学改性的方法。秦玉军[3]等以端羟基液体聚丁二烯(嘞)、氨乙基氨丙基聚二甲基硅氧烷(PS)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDl)为原料制备预聚体,利用多元胺(MOCA)为固化剂,合成一系列氨基硅油改性的聚氨酯。

通过对材料的力学性能、动态力学性能、表面水接触角和对材料进行的ESCA表面分析表明,HTPB-IPDI型聚氨酯具有优良的力学性能;改性后的聚氨酯硅氧烷在表面富集,具有较低的表面张力,而其力学性能受影响较小。

Chien-HsinYang等共同研究了由聚乙二醇(PEG)、聚氧化丙稀醚二元醇(PPG)和聚四氢呋喃二元醇(PTMG)的两重或三重嵌段的水性聚氨酯的性能。结果表明,含有PTMG嵌段的聚氨酯拉伸强度和断裂伸长率最优。而含有PEG嵌段的水性聚氨酯分散性最好。

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