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聚氨酯橡胶扩链剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2017-8-4 11:09:38
本文介绍聚氨酯橡胶扩链剂

聚氨酯橡胶是一类性能介于橡胶和塑料之间的弹性材料,亦有弹性塑料之称。其特点是硬度高而富有弹性,耐磨性卓越,而且具有良好的机械强度,耐油性、抗氧性和抗臭氧性、低温性能及抗辐射性能也很出色。作为特种橡胶在许多领域中得到了广泛应用。

MOCA为白色至浅黄色针状结晶体,有吸湿能力,易溶于丙酮、四氢呋喃、二甲基甲酰胺溶剂,溶于乙醇、苯、甲苯;但该类二胺扩链剂在1973年,美国有人对它提出致癌嫌疑,虽经过几十年的系统毒性研究得出了否定的结论,但许多国家对MOCA的使用仍持谨慎态度。

1969年开发出取代MOCA的无毒型二胺扩链剂,学名为3,5-二氨-4-氯苯甲酸异丁醇酯,商品名称为Baytec-1604。该扩链剂熔点和反应活性稍低,易于加工操作,并能赋予聚氨酯橡胶优异的物理机械性能。但该扩链剂的不足之处是它熔融后呈褐色,仅适用于制备深色的高性能PUR制品。

自20世纪30年代发明聚氨酯橡胶以来,由于其性能优异,尤其是其高耐磨、高强度、高硬度下的高弹性、高吸震能力及耐油、粘接性好等特点,使其在国民经济的许多领域获得广泛应用。

聚氨酯弹性体扩链剂(有时称固化剂)有二元醇和二元胺两类,用后者固化得到的浇注型聚氨酯弹性体力学性能优异,在实际生产中的应用比较多。 目前二元胺扩链剂中应用最多的是3,3’2二氯24,4’2二氨基二苯基甲烷(MOCA)。有人认为MOCA有致癌嫌疑。

从工艺角度上讲,MOCA最大的缺点是,它是固体,可能有粉尘污染,使用前必须在110℃以上预先熔化;而且因为扩链剂及预聚体温度高,混合操作时间(釜中寿命)较短。因此,国外发达 国家限制了其应用,并竞相研制生产新型扩链剂,试图取代MOCA。对扩链剂的要求是低毒、价廉、液体化、操作寿命适当。

国内外开发了一些新型芳香族二胺扩链剂如二氨基二甲硫基甲苯(DADMT,商品牌号Ethacure300)和2,42二氨基252巯基甲苯(商品牌号TX21)。本工作将两种液态扩链剂DADMT和TX21与固态扩链剂MOCA在聚氨酯弹性体中的应用作了对比。



4,4’-双仲丁氨基二苯基甲烷(Unilink4200,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。


主要仪器设备。常规玻璃仪器;QLB2D400mm×400mm平板硫化机;XLD2250型电子式橡胶拉力实验机;CJ26A型 落球式回弹试验机;邵A硬度计。

聚氨酯弹性体的合成。在装有搅拌器、温度计的三口瓶中加入聚酯多元醇,于110~120℃下真空脱水1~2h,然后降温至60℃,加入TDI,缓慢升温至80℃,保温反应2h,脱 气后倒出,得到NCO质量分数为5%的预聚物,密封备用。取一定量的预聚物,分别加入计量好的MOCA、DADMT、TX21三种扩链剂,迅速搅拌均匀,在平板硫化机上加热加压成型,并于100℃下硫化1h。 硫化后的试样于90~100℃下后熟化8h。

三种扩链剂对工艺性能的影响。分别用MOCA、DADMT、TX21三种扩链剂固化相同的PEA2TDI预聚物,由于这三种扩链剂在常温下的状态不同,它们固化时所需要的操作条件也不同。MOCA固化体系,预聚物温度80~90℃,MOCA温度95~105℃,凝胶时间2~3min。如果温度过高,则操作期过短,在组分间充分混合均匀之前已经固化,易出现次品;如果温度过低,则两组分混合后可能有MOCA析出,在制品表面和内部出现雪花状MOCA晶体,影响制品外观和质量。

将预聚物分别与MOCA、DADMT、TX21三种扩链剂混合后,观察到其粘度随时间而变化的趋势,发现三个体系均随时间的增加粘度上升,但是变化的速度不同,MOCA因为使用温度较高,粘度升高得快,因此操作时间短,而DADMT和TX21因为可以在常温下使用,操作时间相对较长,尤其是TX21,粘度增加较DADMT慢,但是在达到凝胶前粘度有一个突变点。

脂肪醇类扩链剂在聚氨酯弹性体、涂料等产品中,尤其是MDI基PUR产品中,是应用极广的扩链剂。

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