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混炼型聚氨酯弹性体(MPU)扩链剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2018-4-28 15:45:37
混炼型聚氨酯弹性体(MPU)的合成方法一般分为预聚物法和半预聚物法。半预聚物法是介于预聚物法和一步法之间的一种加工方法。将预聚物中的一部分聚合多元醇转移到扩链体系中去,与混炼型聚氨酯弹性体(MPU)扩链剂组成另一组分。

这一点与预聚物法是相似的。唯一不同的是这种预聚物的游离异氰酸酯含量较高,一般为12%~15%(质量分数)。另一组分则由混炼型聚氨酯弹性体(MPU)扩链剂及补加聚合多元醇组成。由于半预聚物法粘度较低,与混炼型聚氨酯弹性体(MPU)扩链剂扩链体系粘度相接近,其用量也大体相当,所以有利于混合均匀。

更可贵的是混炼型聚氨酯弹性体(MPU)扩链剂得到的弹性体性能佳、粘度低、易计量、易混合等特点正是RIM技术所需要的。因此将它与RIM技术相结合用于聚氨酯弹性体的制造中,将有着广阔的前景。

本实验以L-MDI/PPO/DMTDA为原料,通过半预聚物法制备了RIM聚氨酯弹性体,并研究了影响弹性体性能的因素。

实验原料:液化4,4′-二苯基甲烷二异氰酸酯(L-MDI):w(—NCO)=29.5%,官能度f=2.1;高活性聚氧化丙烯三醇(PPO):Mn=5000;3,5-(DMTDA);3, 3′-二氯-4,4′-二苯基甲烷二胺(MOCA);1,4-丁二醇(BDO);二月桂酸二丁基锡(DBTDL)。

聚氨酯弹性体的制备1.2.1 A组分的合成 将聚醚多元醇加入三口烧瓶中,于110~120℃、0.09MPa的真空度下脱水2h,然后降温至60℃,将其滴加到计量的MDI烧瓶中,缓慢升温 至(80±2)℃,保温反应2h,脱泡后降温密封保存得到预聚物。



外观:白色粉末

铁(PPM)≤5

羟基含量%≥99

钠(PPM)≤10

羟值,mgKOH.g-1:728~782

钾(PPM)≤100

熔点°C≥108°C

磷(PPM)≤10

色度(PT-CO)≤150#

硅(PPM)≤1

水份%≤0.3

硫酸根离子(PPM)≤10

灰分%≤0.03

残醛%≤0.03

酸值mgKOH/g:374.3-378.2

丙酮-三乙胺溶解试验:澄澈透明

2,2-二羟甲基丁酸(扩链剂亲水剂DMBA)用途:DMBA是带有两个活性的羟甲基团的新戊基羧酸,因此可以被用作合成水性高分子体系,可广泛用于水溶性聚氨酯、聚酯、环氧树脂等方面。DMBA在不同溶剂中具有比DMPA更好的溶解性能,因此可以使工作效率得到很大的改善。

DMBA被视为水性聚氨酯用新一代绿色环保型扩链剂和内乳化剂,生产水性聚氨酯胶黏剂,无需使用有机溶剂,有机残留物为零。不存在使用DMPA熔点高、溶解慢、反应时间长、能耗高、产品性能差、需要加入有机溶剂、溶剂残留量大等问题。还可用于水性环氧树脂、聚酯等胶黏剂的制造。目前水性聚氨酯、水性树脂、水性胶粘剂、水性涂料等水性产品多用途改性助剂(亲水扩链剂),作为单体,改性过程中,二羟甲基丁酸(DMBA)无需添加任何有机溶剂(以水代替),生产工艺更加简单,性能稳定,.其中二羟甲基丙酸(DMPA)以优越的性价比使得其在水性领域应用较为普遍!



B组分的制备。将计量的聚醚多元醇、扩链剂按一定比例称量、混合并加热到110~120℃,真空脱水2h后加入催化剂,搅拌均匀,待用。1.2.3 试样的制备 于自改造实验RIM机上对A、B组分预热并抽真空,脱泡1h后充模得到试片,模具温度为90℃,试片脱模后置于100℃烘箱中熟化6h,室温放置1周后进行测试。

性能测试:硬度:采用LX-A硬度计,按GB/T531—1999进行测试;拉伸强度、扯断伸长率:采用CMT-4504电子万能实验机,按GB/T528—1998进行测试;撕裂强度:按GB/T529—1999进行测试;粘度:采用NXS-11型粘度计, 按GB/T2794—1995进行测试。

合成方法对弹性体性能的影响 以PPO、L-MDI、DMTDA为原料分别采用一步法、预聚物法[w(—NCO)=6.3%]和半预聚物法[w(—NCO)=13%]合成了聚氨酯弹性体。

由预聚物法制备聚氨酯弹性体力学性能最好,半预聚物法次之,一步法最差。采用预聚物法时,聚合初期全部的聚醚多元醇与异氰酸酯先发生反应,反应比较完全,加入扩链剂组分时,只有扩链剂与预聚体中的—NCO基团反应,产物结构规整。而采用半预聚物法时,一方面A组分中—NCO含量较高,同时B组分中除扩链剂外还有部分未反应的聚醚多元醇,两者反应活性不同,反应速度差别较大,软硬段反应不平衡造成了硬段不能很好地分散在软段中,所以弹性体性能略次之。

一步法制备聚氨酯弹性体时,软硬段反应更不平衡,产物结构混乱,性能最差。半预聚物法中预聚物粘度明显低于预聚物法中的粘度,同时半预聚物法时A、B质量比为1∶1,粘度低、质量比相近有利于反应液体的流动和混合。

反应注射成型(RIM)是把高反应性的液体原料在螺杆式反应器中于1~2min内完成聚合、交联、固化等反应,并注入模具制成制品的复杂工艺过程。由于RIM在生产过程中将原料的聚合反应和制品的模塑过程结合起来,因此简化了生产步骤,节省了能耗,已逐渐取代传统的浇注工艺而应用于聚氨酯弹性体的制备。

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