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共聚醚/TDI体系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:2017-8-27 15:25:29
本文介绍共聚醚/TDI体系聚氨酯弹性体扩链剂

以四氢呋喃—环氧丙烷共聚醚和2,4-甲苯二异氰酸酯(TDI-100)为原料合成聚氨酯(PU)预聚体,再分别与共聚醚/TDI体系聚氨酯弹性体扩链剂TX-2、E-300和MOCA反应制备PU弹性体。讨论了预聚体NCO基含量、共聚醚/TDI体系聚氨酯弹性体扩链剂类型、扩链系数、硫化温度对PU弹性体力学性能的影响。

结果表明,提高预聚体NCO基质量分数,可使弹性体的硬度、拉伸强度、300%定伸应力和撕裂强度明显提高,扯断伸长率则下降;TX-2制备的弹性体综合性能低于MOCA和E-300制备的弹性体;当扩链系数从0.8提升至0.95时,弹性体的拉伸强度、300%定伸应力和扯断伸长率均明显提高;但当扩链系数大于0.95时,上述各项性能指标迅速降低;TX-2为扩链剂制备的PU弹性体的最佳硫化温度为80~100℃;与E-300和MOCA相比,TX-2为扩链剂制备的弹性体耐热空气老化性能较差。

通过预聚体(E93A)与两种不同的扩链剂4,4'-甲撑-双-(2-氯苯胺)(MOCA)、4,4'-甲撑-双-(2,6-二乙基-3-氯苯胺)(MCDEA)浇注聚氨酯弹性体(PUE),对二者性能进行了比较,结果表明,MCDEA扩链的PUE样品分子结构稳定,提高了微相分离程度,综合力学性能和热性能均较高。

使用不同的扩链剂不仅影响聚氨酯弹性体(PUE)的硬段结构,而且影响到PUE的热稳定性。MOCA与MCDEA均有2个氨基,含4个活泼氢原子,不同之处在于MCDEA在氨基 的邻位碳原子上引入乙基, 使氨基的邻位碳原子上没有氢原子,且氨基与氯原子处于间位的位置,而 MOCA分子结构中,氨基与氯原子处于邻位。

在2种扩链剂与预聚体聚合时,MCDEA在分子结构中的乙基与预聚体分子链可形成分子间氢键,分子间作用力较MOCA合成的PUE强,而且氨基与氯处于间位,当氯与分子链形成氢键时,PUE形成交联的结构更加稳定。MCDEA扩链形成的PUE弹性体具有较低的软段的玻璃化转变温度,又具有较高的硬链段的软化温度,软硬链段之间的相分离得到了改善。所以,基于MCDEA的低硬度弹性体,在低温时显示出较强的力学性能;基于MCDEA的高硬度弹性体,在高温下显示出较好的力学性能。



4,4’-双仲丁氨基二苯基甲烷(Unilink4200,MDBA)优点:

液体,安全易操作

釜中寿命长

毒性低-艾姆斯试验为阴性

流动性和附着性提高

湿度灵敏性低

可用于MDI预聚物的熟化

与多种多元醇共熟化剂和其他聚氨酯化学原料兼容

可用于室温熟化

硬泡: 增强压缩强度尺寸稳定性,降低易脆性,闭孔率高,导热系数低

TDI软泡: 低密度,高强度,高承载性

MDI软泡:低密度,低硬度,强度增强


本研究采用自行研发的MOCA、MCDEA两种扩链剂分别对聚氨酯预聚体(E93A)进行扩链,制备出 两种PUE产品,对比两种产品在力学性能与热性能上的区别,为应用两种扩链剂,特别是应用MCDEA扩链剂提高PUE性能提供实验依据。

合成。按扩链系数为0.95,将扩链剂MOCA或MC-DEA加热至熔融,加入脱泡后的聚氨酯预聚体中,在85℃进行混合、搅拌后,迅速转移到模具中,放入 硫化温度130℃的平板硫化机中, 10MPa压力下硫化45min,取出后在110℃的烘箱中静置16h,进行 二次硫化。其中, MOCA扩链的PUE为1#样品,MCDEA扩链的PUE为2#样品。

性能测试。机械性能测试:室温下测定PUE的拉伸性能,拉伸速率为500mm/min,试样长20mm,宽4mm,厚2.02~2.25mm;DSC分析:温度范围是常温到350℃,升温速率10℃/min;TGA分析:分别在氮气、空气两种气氛下进行测试,温度范围是常温到500℃,升温速率10℃/min;DMA分析:温度范围20~200℃,升温速度10℃/min。

力学性能比较。2#样品体现了较好的撕裂强度、定 伸应力与伸长率, 但1#样品有较好的拉伸强度。2#样品由于硬段脲基的氢键更多地连接到软段酯的链 上而导致硬段相分散到软段相中,并且形成软、硬段的两相分离结构,综合力学性能较1#样品显著提高;而1#样品中分子链之间的交联较2#样品少,纵向伸长取向度大,拉伸强度较2#样品略高。

DSC分析比较。1#样品在204.9℃、270.4℃、309.1℃处有3个吸热峰,2#样在238.0℃、309.1℃ 处有2个吸热峰。PUE本身处于高弹态,吸热峰的温度可分别认为是软段的软化温度与硬段的软化温 度,其中,1#样品309.1℃为硬段二次软化温度;2#样品的软、硬段软化温度分别高于1#样品,而且软、硬段 软化温度的差值大于1#样品, 说明2#样品较1#样品分子结构稳定,而且软、硬段的相分离程度较好。

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