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PUR弹性体扩链剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2018-3-5 13:58:05
为探讨不同结构的PUR弹性体扩链剂对PUR弹性体力学性能的影响,选用BDO、TX-2、MOCA作为PUR弹性体扩链剂进行对比。同时控制PUR弹性体扩链剂扩链交联系数n(NH2)或n(OH)/n(NCO)为0.85~0.95,采用相同的预聚物体系,以PBA为柔性链段,得PUR弹性体。

对同一预聚物体系,选用不同扩链剂扩链所得PUR弹性体的力学性能不同,扩链剂对PUR弹性体力学性能的影响与扩链剂的结构有关。

PUR弹性体扩链剂对PUR弹性体力学性能的影响分析。TX-2、MOCA为芳香族二胺,它们与—NCO扩链反应生成的链段刚性要比BDO与—NCO反应生成链段的刚性强;同时,二胺同异氰酸酯反应生成的脲基的极性比二醇与异氰酸酯反应生成的氨酯基的极性强,使刚性链易于聚集在一起形成刚性链段。

所以,用TX-2或MOCA作为扩链剂比用BDO扩链制得的PUR弹性体的力学性能高。采用TX-2作扩链剂时所制得的PUR弹性体的透明性明显优于其它体系。

这大概是由于TX-2分子结构不对称,扩链后使分子链段的规整性有所下降,使结晶度降低,透明性得到提高。

这是因为在PUR弹性体结构中,不仅刚性链段之间能形成氢键,而且柔性链段上的极性基团也能部分地与刚性链段上的极性基团形成氢键,可以有效地防止在应力作用下分子链的滑移。相比之下,聚酯多元醇的极性要比聚醚多元醇的极性大得多,相应的PUR弹性体的力学性能要高。

—NCO含量对PUR弹性体力学性能的影响 在预聚物的合成反应中,由于—NCO具有很高的反应活性,极易与反应体系中的微量杂质反应,从而使—NCO的用量增加;而过量的—NCO可以同扩链剂反应生成脲基(—NH—CO—NH—)相应增加主链中刚性链段的含量,以及同分子链中氨基甲酸酯基的氢原子反应形成交联结构,使其力学性能提高,因此,在配方设计中,异氰酸酯的用量要比理论值高,使—NCO适当过量。

预聚物中—NCO含量对反应体系在反应釜中的寿命[3] ,进而对PUR弹性体的拉伸强度和邵氏硬度等力学性能有重要的影响。以PBA为柔性链段、MOCA为扩链剂制得的预聚物中—NCO含量对PUR弹性体力学性能的影响。

当—NCO质量分数小于5.5%时, 随着—NCO含量的增加,PUR弹性体的拉伸强度、硬度相应提高,其综合性能越来越好。

这是因为随着—NCO含量的增加,使—NCO与扩链剂的反应增加,从而使PUR弹性体中主链上刚性链段含量增加;另一方面,—NCO同分子链中的极性基团及活泼氢的反应增加,使分子间的作用力、氢键作用力增加的缘故。



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但是,当—NCO的质量分数大于5.5%时,随着—NCO含量的增加,PUR弹性体的拉伸强度、断裂伸长率逐渐降低,硬度基本保持不变。其原因是,当—NCO含量较高时,虽然前期预聚物的粘度较小,但是当加入扩链剂后,反应体系的粘度变化非常快,预聚物的反应寿命很短,易发生凝胶,不利于分子链的规整排列,从而影响其力学性能。

因此,本反应体系中—NCO的质量分数以5%~5.5%为宜。

浇注型PUR弹性体的结构与组成,即柔性链段分子结构、扩链剂的分子结构、预聚物中异氰酸酯基含量是影响PUR弹性体性能的重要因素。

对TDI、PBA体系而言,MOCA或TX-2是适宜的扩链剂,当预聚物中异氰酸酯基质量分数为5%~5.5%时,所得PUR弹性体均具有较好的综合性能。

采用TX-2扩链剂制得的PUR弹性体具有良好的透明性。

聚氨酯(PUR)是由异氰酸酯与多元醇反应而制成的一种具有氨基甲酸酯链段重复结构单元的聚合物。PUR制品分为发泡制品和非发泡制品两大类,发泡制品有软质、硬质、半硬质PUR泡沫塑料;非发泡制品包括涂料、粘合剂、合成皮革、弹性体和弹性纤维等。PUR材料性能优异,用途广泛,制品种类多,其中尤以PUR泡沫塑料的用量最为广泛。


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