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扩链剂合成聚氨酯

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2017-4-17 20:12:29
本文采用聚四亚甲基醚二元醇和4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯进行逐步聚合反应,再分别用乙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二胺等扩链剂合成聚氨酯

小角激光散射的结果表明,在一定的扩链剂用量范围内,扩链剂合成聚氨酯产物为亚微观无定形结构,且当扩链剂减少到一定程度之后向球晶演变。溶解测定结果表明,扩链剂合成聚氨酯为具有不同支化程度的可溶性聚合物。

为了测试聚氨酯弹性体的耐热性能,我们分别对PU1(PCL+ M-CDEA),PU2(PCL+MOCA),PU3(PTMG+ M-CDEA)和PU4(PTMG+ MOCA)进行了DSC测试。

U1和PU2的DSC曲线上硬相区熔化峰较弱甚至几乎没有,这表明聚ε-己内酯多元醇(PCL)为软段结构的聚氨酯弹性体相分离程度较差,微相中存在着链段之间的混合,在软链段相区中包含着硬链段。但是对比PU1和PU2的DSC曲线可以看出,PU1的硬相区熔化峰较PU2的要强,这表明以M-CDEA作为扩链剂能改善聚氨酯弹性体的微相分离结构。另外从PU3和PU4的DSC

曲线中可以看出,PU3的硬相区熔化峰出现在241.8℃,而PU4的硬相区熔化峰出现在202℃,这表明以M-CDEA作为扩链硬段结构,能明显提高聚氨酯弹性体的耐热性能。

PU3、PU4的降解曲线的斜率要比PU1和PU2的小,这表明以PTMG作为软段合成的聚氨酯弹性体的热稳定性比PCL作为软段的聚氨酯弹性体要好。另外从DTG的曲线图上可以看出,PU1比PU2的极大热失重峰对应的热分解温度高出5.6℃,PU3和PU4的DTG曲线上存在两步热失重过程,其中PU3的第二步热失重所对应的极大热失重峰所对应的热分解温度要比PU4的高5.6℃,这表明采用M-CDEA为扩链剂的聚氨酯弹性体的耐热性要比MOCA的好。

PU1、PU2的DTG曲线上只存在一个极大热失重峰,表明以PCL作为软段合成的聚氨酯弹性体分子量分布比较均匀;而PU3、PU4的DTG曲线上存在两步热失重过程,热失重的第一阶段失去的可能是未交联的低分子物质和交联的分子量较低的物质。总上可知,以PTMG做为软段,经M-CDEA扩链的聚氨酯弹性体耐热性能最好。



4,4'-双仲丁氨基二苯基甲烷(MDBA)优点:

液体,安全易操作

釜中寿命长

毒性低-艾姆斯试验为阴性

流动性和附着性提高

湿度灵敏性低

可用于MDI预聚物的熟化

与多种多元醇共熟化剂和其他聚氨酯化学原料兼容

可用于室温熟化

硬泡: 增强压缩强度尺寸稳定性,降低易脆性,闭孔率高,导热系数低

TDI软泡: 低密度,高强度,高承载性

MDI软泡:低密度,低硬度,强度增强


用M-CDEA作扩链剂合成的聚氨酯弹性体比MOCA制得的聚氨酯弹性体具有更好的硬度、撕裂强度、弹性和耐磨性,但是M-CDEA的活性较MOCA的要高,釜中寿命较短。

DSC和TG测试结果表明:经过M-CDEA扩链的聚氨酯弹性体耐热性能优于经过MOCA扩链的聚氨酯弹性体。

采用半预聚物法、预聚物法、一步法制备的聚氨酯弹性体的性能比较。半预聚物法显得较为独特,它所得弹性体的硬度、300%定伸应力较预聚物法所得的稍低,但拉伸强度比预聚物法所得的高。重复实验仍有上述结果。

除了半预聚物法的反应复杂外,还应注意到,由于半预聚物两组分易于混合均匀,使各种反应比较完全,弹性体各部分较均一也是很重要的一个因素,另外根据该法所制弹性体的电镜照片(图1)可看到,半预聚物法制得的弹性体,其软段区域(白相)和硬段区域(黑相)尺寸较大,分布比较集中,硬段区域对强度贡献大、软段区域对弹性贡献大,因而它的拉伸强度和伸长率都较预聚物法制得的弹性体高。

半预聚物法作为聚氨酯弹性体合成的一种方法,不仅所制得的弹性体性能优良,而且这种工艺方法在实际应用中也十分便利。在利用半预聚物法制备聚氨酯弹性体时,多种情况下A组分(即半预聚物)可以采用同一配方,而只需对B组分(即含扩键剂的组分)进行适当的配方调整即可,从而大大缩短了研究和生产加工周期。

半预聚物合成中的有关计算方法,是在弹性体合成制备过程中通过考察各组分之间的相互配合、相互作用而总结得出的一种切实可行的方法。该方法计算准确,各因子之间相互影响小,是弹性体合成中新工艺条件下的一种新的计算方法,具有一定的使用价值。

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