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HTPB/IPDI体系CPU扩链剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2017-9-1 12:13:06
本文介绍HTPB/IPDI体系CPU扩链剂

借鉴橡胶硫化反应的测定方法,采用无转子硫化试验机对不同HTPB/IPDI体系CPU扩链剂的HTPB/IPDI体系聚氨酯的扩链反应过程进行了流变学分析,利用DSC考察了材料的微观结构。

结果表明:不同反应活性的HTPB/IPDI体系CPU扩链剂导致了HTPB/IPDI体系聚氨酯反应流变性的极大差异,1,4-丁二醇扩链反应t100为13046秒,3,3’-二乙基-4,4’-二苯基甲烷二胺需要3958秒反应完全,脂肪族二胺D230凝胶非常快,仅758秒完全固化。

基于实验结果提出,聚氨酯软/硬段的热力学不相容性、反应流变性及链段的运动能力是决定聚氨酯微观结构的三个因素的观点,并且通过三种聚氨酯不同微观结构形成因素的分析验证了观点。

BAPS部分元素分析的理论值与测定值基本一致。BAPS的分子结构中有5种不同的氢原子。芳基质子所对应的化学位移分别为61573和61594ppm(双峰,4H),61768和61792ppm(双峰,4H),61944和61968ppm(双峰,4H),71805和71828ppm(双峰,4H)。化学位移为51110ppm(单 峰,4H)的峰对应于—NH2上的质子。

不同化学环境的各组质子对应的积分高度之比H1∶H2∶H3∶H4∶H5=110∶110∶110∶110∶110,与各组的氢原子个数 之比非常符合。 综合上述的表征可以推断,所得产物BAPS的结构与预期设计相符。



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。


SPUE的红外光谱分析。在3290cm-1 处中等强度的吸收峰,属于氨酯键N—H的伸缩振动吸收,1720cm-1 的强吸收峰是氨酯基CO的伸缩振动吸收,而 1540cm-1 处较强的吸收峰是由C—N伸缩振动和N—H变形振动引起的。OSO基团的特征吸 收在1350~1300cm-1和1160~1120cm-1 范围内。

SPUE的广角X2射线衍射(WAXD)分析。在2θ=1918°处出现较强衍射峰,说明在SPUE中存在着部分有序结构,而这种有序结构只能在硬段微区形成。因为在硬段微区存在着较强氢键作用和偶极效应使链段之间吸引力增大,这样造成硬段微区中链段部分有序排列。

SPUE和PUE的AFM相图分析比较。将SPUE23与PUE做AFM相图分析可以看出,黑色区域应为聚氨酯的硬段结构,该含砜基聚氨酯弹性体的软硬段分离界面清晰,微相分离程度较高,硬段较均匀地分散在软相中。硬段和软段的融合程度相对较高,微相分离程度不如含砜基聚氨酯的微相分离程度高。这是因为在含砜基聚氨酯大分子中,硬段区域含有更多的质子接收体,使得硬段分子间形成了较强的氢键,另外,BAPS的结构规整使得硬段在强氢键作用下更容易结晶,形成塑料相分散在软相中。

SPUE和PUE的TG分析。在失重50%时,SPUE21、SPUE22 和SPUE23的温度分别为424、427和42715℃,即以BAPS为扩链剂制备的含砜基聚氨酯体系中,弹性体的耐热性随硬段含量的升高而增强。这是由于随着硬段含量的增加,分子中耐热性较好的苯基和砜基基团增多,使耐热性提高。在其它条件完全相同的情况下,BAPS扩链的聚氨酯弹性体(SPUE23)比用MOCA扩链的聚氨酯弹性体(PUE)的耐热性要高,如在失重20%时,PUE温度为327℃,而SPUE23可达到351℃,这是因为一方面砜基本身是一个耐热性很好的基团,另一方面含砜基聚氨酯弹性体的微相分离程度也相对较高,使得其耐热性比相同条件下用MOCA扩链制备的弹性体要高。

BAPS对弹性体力学性能的影响。对于同为BAPS扩链的含砜基聚氨酯弹性体,当硬段含量很少时,分子间引力较小, 使得其机械强度和硬度较小。随着硬段含量的增加,机械强度和硬度逐渐增强,且变化明显;由于硬段在链段中的物理交联点逐渐增多,软段运动的链节变短,使得材料的伸长率有所下降,但是整个体系的伸长率仍在466%以上,仍然保持了弹性体的弹性。在其它组分完全相同时,SPUE23比PUE有较好的拉伸强度和硬度。

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