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扩链剂对TPU性能的影响

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2017-3-19 16:31:39
用于TPU的扩链剂比较多,通常分为二元胺和二元醇两类。

扩链剂对TPU性能的影响(1)能使聚氨酯反应体系迅速地进行扩链或交联。

扩链剂对TPU性能的影响(2)具有能与反应体系进行化学反应的特性基团,且相对分子质量低、反应活泼,对异氰酸酯和多元醇体系构成较强的反应竞争几率。因此,可使用不同品种的交联剂及用量,调节反应物的粘度增长等工艺参数,使之适应加工工艺的要求。

扩链剂对TPU性能的影响(3)调节泡沫体结构和开孔率,提高产品的回弹性、刚性和力学性能,同时,它还能降低原料组分粘度,改善原料各组分的相容性。

二异氰酸酯对TPU性能的影响。二异氰酸酯在TPU生产中的功能有两个。首先,它作为偶联剂连接大分子二醇组分,起连接聚氨酯软段作用;还作为偶联剂连接小分子二醇扩链剂组分,生成聚氨酯的硬段;有作为偶联剂连接软段和硬段,组成TPU链。

其二,作为硬段贡献TPU的机械性能,如拉伸强度、杨氏模量、硬度及耐热性等。二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)的蒸气压低、毒性小、对称性好,制得的弹性体强度一般比甲苯二异氰酸酯(TDI)基弹性体高。

异佛尔酮二异氰酸酯(IP-DI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)制得的弹性体具有 不黄变的特点,可用于某些耐黄变弹性体等。

一些小品种二异氰酸酯也在特殊场合下用于合成聚氨酯弹性体,如结构对称的对苯二异氰酸酯(PPDI)及环已烷-1,4-二异氰酸酯(CHDI)合成的弹性体具有较高的机械强度和耐热性。

萘二异氰酸酯(NDI)基聚氨酯弹性体具有较高的耐疲劳性能,特别是机械性能、动态性能、永久变形性能及耐油性能极优。

在实际生产过程中,鉴于异氰酸酯类产品中NCO基活性的不同,为了控制反应速度和反应方向,在TPU制品的制备过程中,除了考虑二异氰酸酯对产品性能的影响外,与OH基反应活性也是一个关键的因素。

催化剂对TPU性能的影响。为了控制反应速度和方向,在合成TPU过程中需要添加相应的催化剂,催化剂主要有叔胺类、有机金属类和酸,其中叔胺主要对异氰酸酯和水的反应有强烈的催化作用;有机金属类催化剂是异氰酸酯与醇的高效催化剂,能够迅速地使TPU相对分子质量增大,而对异氰酸酯和水的催化作用较低,所以有机金属催化剂是合成TPU主要催化剂。



MDBA是4,4'-双仲丁氨基三苯基甲烷的商品名,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。


有机金属类催化剂主要为有机锡、有机锌、有机铋、有机汞、有机钴等。其中,有机锡、有机铅和有机汞类催化剂由于对环境和人体有较大危害,已被大部分国家禁止使用。

合成TPU原料中含有贵金属离子或某些碱类物质时,会导致生成脲基甲酸酯和缩二脲的副反应迅速发生。这种情况下可以添加微量的磷酸或苯甲酰氯等酸性物质来抑制上述副反应发生,使反应正常进行。

TPU(Thermoplastic polyurethanes)名称为热塑性聚氨酯弹性体橡胶。主要分为有聚酯型和聚醚型之分,它硬度范围宽(60HA-85HD)、耐磨、耐油,透明,弹性好,在日用品、体育用品、玩具、装饰材料等领域得到广泛应用,无卤阻燃TPU还可以代替软质PVC以满足越来越多领域的环保要求。

所谓弹性体是指玻璃化温度低于室温度,断裂伸长率>50%,外力撤除后复原性比较好的高分子材料。聚氨酯弹性体是弹性体中比较特殊的一大类,聚氨酯弹性体的硬度范围很宽,性能范围很宽,所以聚氨酯弹性体是介于橡胶和塑料的一类高分子材料。

可加热塑化,化学结构上没有或很少交联,其分子基本是线性的,然而却存在一定的物理交联。这类聚氨酯称为TPU 。

TPU可采用常见的热塑性材料的加工方法进行加工,如注塑、挤出、压延等等。同时,TPU与某些高分子材料共同加工能够得到性能互补的聚合物合金。

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