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聚氨酯用小分子扩链剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2017-4-1 14:55:50
聚氨酯弹性体是一种在主链上含有较多的氨基甲酸酯基团(-NHCOO-)的弹性体聚合物。

从分子结构上看,聚氨酯弹性体是一种典型的嵌段高分子材料:低聚物多元醇(聚酯、聚醚、聚烯烃等)形成的链段中极性基团少,链段间作用力弱,玻璃化温度低于室温,显得十分柔顺,称为软(链)段,而由异氰酸酯和聚氨酯用小分子扩链剂组成的链段中极性和刚性基团多,容易形成氢键,相互间作用力大,链段玻璃化温度高于室温,显得十分僵硬,称为硬(链)段。

聚氨酯弹性体的力学性能与内部结构有关,极性基团之间的相互作用影响其形态和微观结构。聚氨酯大分子结构中除含有氨基甲酸酯这一特征结构外,还可能还有脲基、酯基、醚基、芳香基、脲基甲酸酯、酰胺基、缩二脲基及硫桥等结构,另外聚氨酯弹性体的加工方式和合成方法多种多样,这样就造成了聚氨酯弹性体物理构象的差异和化学结构的复杂,导致聚氨酯弹性体不同的性能。

聚氨酯弹性体的性能受大分子链形态结构的直接影响。两相形态学可以解释聚氨酯弹性体独特的柔韧性和优异的物性。对聚氨酯弹性体影响重大的有两相结构及硬段和软段的微相分离程度。

影响聚氨酯微相分离有很多影响因素,如软硬段的极性、长度、化学结构、结晶能力、组成配比、分子量、软硬段间相互作用倾向(如氢键)以及制品的合成方法等。改善聚氨酯弹性体的性能可以适度的相分离。

微相分离的分离过程是软段和硬段在极性上的差异及硬段本身的结晶性导致它们在热力学上的不相容,具有自发相分离的倾向过程,所以硬段容易形成微区聚集在一起,分散在软段连续相中。聚氨酯弹性体中硬段从共聚物体系中结晶或分离和聚集的过程实质上就是微相分离的过程。

聚氨酯弹性体中的硬段和软段可能是无规或有序排列在各自的相中,因而它们可能出现球体、非晶态和球晶结构的形态。聚氨酯的结晶直接受微相的分离和混合的作用,从而对材料性能产生一定的影响。

结晶可以提高聚氨酯弹性体的拉伸强度、模量,降低伸长率。还可提高硬段结晶度,尺寸变小,相表面积增加,从而提高了聚氨酯强度。

聚氨酯用小分子扩链剂系数和与性能关系。扩链系数是指实际使用的聚氨酯用小分子扩链剂当量与NCO基当量之比。聚氨酯用小分子扩链剂扩链系数对聚氨酯弹性体的力学性能有很大影响。

在制备CPU弹性体时,异氰酸酯与多元醇反应生成的预聚体可以用NCO基质量分数来进行表征。预聚体NCO基质量分数的大小对聚氨酯弹性体的力学性能有直接影响。



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。


氢键是一种缺电子的H原子与富电子原子或原子团之间的一种弱相互作用。聚氨酯弹性体中有大量氢键存在于分子结构中,它直接影响着聚氨酯弹性体的聚集态结构和性能。

CPU的生产工艺主要有一步法、预聚体法和半预聚体法三种。另外,如果作为反应原料的低聚合度多元醇内含有水分,则在将其与异氰酸酯反应前,应进行脱水处理。

这是因为,首先异氰酸酯遇水发生反应会分解并放出 CO2,1mol的水会消耗2mol的异氰酸酯,造成浪费;其次,产生的CO2会产生很多小气泡,严重降低CPU的性能。脱水时将低聚合度多元醇加热到100℃左右进行抽真空脱水。

非离子型水性聚氨酯的制备方法有:

①普通聚氨酯预聚体或聚氨酯有机溶液在乳化剂存在下进行高剪切力强制乳化;

②制成分子中含有非离子型亲水性链段或亲水性基团,亲水性链段一般是中低分子量聚氧化乙烯,亲水性基团一般是羟甲基。

混合型。聚氨酯树脂分子结构中同时具有离于型及非离子型亲水基团或链段。

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