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聚氨酯弹性体的扩链剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2017-3-17 11:05:12
分别以聚ε-己内酯多元醇(PCL)、聚四氢呋喃醚二元醇(PTMG)和甲苯二异氰酸酯(TDI)为原料合成聚氨酯预聚体,分别用聚氨酯弹性体的扩链剂M-CDEA[4,4′-亚甲基-双-(3-氯-2,6-二乙二基苯胺)]和3,3’-二氯-4,4’-二氨基二苯基甲烷(MOCA)合成聚氨酯弹性体,比较了两种聚氨酯弹性体的扩链剂对聚氨酯弹性体的力学性能和耐热性能的影响。

实验结果表明:与MOCA相比,由M-CDEA扩链的聚氨酯弹性体的硬度、撕裂强度、回弹和耐磨性较高。DSC和TG测试结果表明:经M-CDEA扩链的聚氨酯弹性体的耐热性能优于MOCA。

聚氨酯弹性体(PUE) 具有优异的耐磨、耐溶剂和耐氧老化性能,且又具有高的抗冲击性、撕裂强度和延伸率,其硬度、柔韧性和弹性可在较广范围内调节,在许多工业领域得到广泛应用。

实验原料:聚ε-己内酯多元醇(PCL):羟值112 56mgKOH/g;聚四氢呋喃醚二元醇(PTMG):羟值112 mg(KOH)/g; 甲苯二异氰酸酯(TDI-100),纯度98%;MOCA;M-CDEA。

聚氨酯预聚体的合成。将多元醇升温至100~110℃,真空脱水2.5h,然后将其降温至50~60℃,加入计量好的异氰酸酯,快速搅拌,待温度稳定后,缓慢升温并控制为80~85℃,并在80~85℃条件下保温反应2~3 h,取样分析NCO的质量分数与设计值基本相符,再真空脱泡20~30 min。密封保存待用。

聚氨酯弹性体标准试片制备。称取一定量的预聚体(保持温度80±5℃),在快速搅拌下加入计量好的聚氨酯弹性体的扩链剂,迅速搅拌均匀,浇注到预热至120℃并涂有脱模剂的平板模具中,待达到凝胶点时,合上模具,加压硫化30~60min后脱模,并在100℃的烘箱中后硫化10h,即制得PUE试片。

制得的聚氨酯弹性体试片,在室温下放置一周后进行如下物性测试。聚氨酯弹性体应力应变性能(拉伸强度、扯断伸长率)测试执行GB/T528-1998标准;邵氏硬度测试按GB/T531-1999测定;撕裂强度测试按GB/529-1999测定;冲击弹性测试执行GB/T1681-1991标准;阿克隆磨耗执行GB/T1689-1998标准。



4,4'-双仲丁氨基三苯基甲烷(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。


TG测试采用TG209型热天平,升温速率10℃·min-1,N2保护,升温范围0℃~600℃;DSC测试采用DSC822e型差示扫描量热仪,升温速率10℃·min-1,N2保护,升温范围25℃~250℃。

PTMG(数均分子量在1000到2000g/mol)和在NMP中二羟甲基丙酸(DMPA)首先要装入带有回流冷凝器的反应釜。反应在氮气保护环境下在80摄氏度下进行混合搅拌。在充分混合后,异氟尔酮二异氰酸酯(IPDI)要缓慢地添加到反应的混合体系,然后反应需要继续进行4小时。准备的以NCO为末端的PU预聚物降温到50摄氏度,然后中和剂(三乙胺)加入体系并且继续反应30分钟。

由于预聚物混合物的高粘度,需要加入25ML丙酮来稀释体系。最后,在强力搅拌下水滴加到体系中来完成分散。在加完水后15分钟后,加入APTMS和NCO末端阴离子聚氨酯预聚物分散体系继续反应,以生成阴离子硅烷化聚氨酯分散体系。最后,在低真空60度的环境下移除丙酮,以形成一个水性均相分散体系。

纯的没有任何扩链聚氨酯分散体和四亚乙基五胺扩链的聚氨酯分散体也通过同样的制备准备。预聚物样品的组成在表2列出。

分散流延膜的拉伸性能是由一个通用拉伸仪器在100mm/min的转速下测量的。薄膜的准备是由在剥离纸上的铸塑完成的,紧接着就是要在60摄氏度下干燥5小时,并且样品要在测试前老化1周的时间。样品标本的制备需要把薄膜冲模到10mm宽,40mm长,并且握距设定在20mm。薄膜的厚度是0.5-1.00mm。

一台TA仪器DSC Q10差示扫描量热仪用来检测在氮气保护下以30ml/min,加热速度20℃/min在水分散体系中得到的聚氨酯预聚物的热性能。样品尺寸在3-10mg,保存在密封铝锅中。热重分析(TGAs)是靠一台TA仪器TGA Q50热重分析仪操作的。

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