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高性能聚氨酯弹性体扩链剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2018-3-1 15:32:21
采用PTMG、IPDI、BD合成的聚氨酯平均摩尔质量的数量级在105左右,分布较宽,这与合成方法为一步法有关。

由于聚醚型多元醇比聚酯型多元醇合成的聚氨酯透明性和低温性能更好,在兼顾透明性的同时,高性能聚氨酯弹性体的合成倾向于选择摩尔质量较高的聚醚型多元醇作为软段。

高性能聚氨酯弹性体扩链剂种类对聚氨酯弹性体摩尔质量及力学性能的影响可以看出,PTMG1000/EG/IPDI体系和PTMG1000/BD/IPDI体系的 Mn、 MW、 MZ及D差别不大。这说明高性能聚氨酯弹性体扩链剂EG和BD与IPDI的反应速度很接近。

在相同的反应条件下,PT-MG1000/EG/IPDI体系和PTMG1000/BD/IPDI体系的反应程度几乎相等,所以两体系的摩尔质量及D差别不大。但高性能聚氨酯弹性体扩链剂的改变却使体系的力学性能出现较大变化,乙二醇扩链剂的分子链短,硬段刚性增加,使硬软段相的相容性更差,体系的力学性能增加。

不同软段链长对聚氨酯弹性体摩尔质量及其力学性能的影响可看出,不同链长的多元醇与异氰酸酯反应,所得聚氨酯弹性体的摩尔质量数量级相当,其 MW都在2×105g/mol左右;但软段链长增加后,即引入PTMG2000,分散系数有一定提高。

这是因为在相同的反应条件下,PTMG2000的反应活性低于PTMG1000;并且由于聚合反应速度受扩散控制,PTMG2000的分子链较长,其扩散速度较PTMG1000低。这就导致了在相同反应条件下,PT-MG1000/BD/IPDI体系的反应程度较PTMG2000体系的高,低摩尔质量级分比例小。所以,PTMG1000/BD/IPDI体系的 Mn和 MW较高,分散系数较小。

在一定范围内,弹性体摩尔质量的大小对力学性能影响不大;而聚醚软段摩尔质量的增大使弹性体的力学性能大幅度提高。通常认为,聚醚型多元醇摩尔质量的增大,链段柔性增加,会使聚氨酯的力学性能下降,但本文合成的IPDI型聚氨酯弹性体却出现相反的特征。



化学名称:3-羟乙基氧乙基-1-羟乙基苯二醚(扩链剂HER)-液体

分子式:  C12H18O5

分子量: 242.26

CAS No.: 777942-63-9

3-羟乙基氧乙基-1-羟乙基苯二醚(扩链剂HER)主要用途

作为TDI / MDI系列聚氨酯制品的扩链剂,广泛应用于聚氨酯粘合剂、涂料、密封胶、弹性体、PU泡沫、氨纶、体育设施等领域。该产品尤其适合于中、高硬度的制品。



进一步的研究表明,本实验合成的聚氨酯弹性体的性能主要受体系的微相分离程度的影响,聚醚型多元醇链段增大会使聚氨酯的硬段相和软段相的混容程度减小,微相分离程度加大,宏观上表现为力学性能提高。

催化剂对聚氨酯弹性体性能的影响 脂环族异氰酸酯反应活性较低,反应体系须加催化剂,以促进反应按预期的方向和速度进行。催化剂种类对聚氨酯弹性体力学性能的影响列于表4中。采用有机锡化合物可高效催化异氰酸酯与醇的反应,使聚合物摩尔质量增大,粘度上升,促使凝胶;而对异氰酸酯与水的反应,催化作用相对低得多。

实验中发现,它与助剂K搭配使用,具有协同作用,可自由调整凝胶反应的速度,抑制气泡的产生,制备性能优良的无泡透明聚氨酯弹性体。使用Snoct及其与助剂K复合催化的聚氨酯弹性体的拉伸强度、杨氏模量和断裂吸能分别高于使用DBTDL及其与K复合催化的聚氨酯弹性体性能。

由于Snoct催化NCO与OH的反应活性高于DBTDL,DBT-DL催化NCO与水的反应活性高于Snoct。相同反应条件下,使用Snoct催化的聚氨酯弹性体的反应程度大,副反应少,力学性能好。

K在弹性体合成过程中也起催化作用,更重要的是它对OH与NCO的反应的催化活性比它对水大,并能够吸收NCO与水反应放出的CO2,使聚氨酯弹性体内的微小CO2泡核少,力学性能薄弱点少。因此,采用复合催化剂时,聚氨酯弹性体的力学性能更好。

将合成的聚氨酯浇注到两层聚碳酸酯PC透明基板(2mm厚)间,120℃下固化4h。复合板材具有优良的透光性,助催化剂K用量对聚氨酯弹性体光学透明性影响不大,且与聚碳酸酯基材的粘接性好。

当助催化剂K用量增加到一定程度时,透光率稍有降低。这是因为助催化剂K用量增加,有利于交联反应,交联程度增大,反而不利于CO2气体的排除,残留在聚氨酯弹性体中的泡核增多,使光学透明性略有降低。因而,助催化剂K在复合催化剂中的用量须适当。


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