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热塑性聚氨酯弹性体混合扩链剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2017-8-2 11:43:49
本文介绍热塑性聚氨酯弹性体混合扩链剂

为制备80℃下长期使用的低压缩永久变形密封材料,以聚己内酯二元醇(PCL)、4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、1,4-丁二醇(BDO)、氢醌双(2-羟乙基)醚(HQEE)为原料,采用预聚体法合成热塑性聚氨酯弹性体(TPU)。研究聚合温度、—NCO/—OH摩尔比以及混合扩链剂HQEE/BDO质量比对TPU力学和动态力学性能的影响。

热塑性聚氨酯弹性体混合扩链剂实验结果表明:随着聚合温度的提高,TPU的拉伸强度和撕裂强度提高,聚合温度为120℃时TPU的力学性能最好;随着—NCO/—OH摩尔比的提高,TPU的拉伸强度提高,撕裂强度先增加然后降低,压缩永久变形先降低然后增加,微相分离程度降低,弹性滞后增加;随着混合扩链剂HQEE/BDO质量比的增加,TPU的硬度、回弹率逐渐增加,拉伸强度和撕裂强度先增加后降低,压缩永久变形先降低后增加,微相分离程度提高,弹性滞后减小,当热塑性聚氨酯弹性体混合扩链剂HQEE/BDO质量比为80/20时TPU的压缩永久变形(80℃×70 h)最低为21%。

将一定量的合成产物加入烧杯中,同时加少量的蒸馏水,用封闭式电炉对其进行加热,制备热饱和溶液。热饱和溶液稍冷却后,加入1%~5%(以合成产物质量比)左右的活性炭进行脱色。加入活性炭后摇匀,使其均匀分布在溶液中,然后加热微沸5~10min。最后用布氏漏斗进行减压抽滤,抽滤前先将布氏漏斗预热,并用少量溶剂润湿滤纸。待滤纸紧贴后迅速倒入热的待过滤液,并用极少量热溶剂洗涤锥形瓶及活性炭等。将上述抽滤液及洗涤液合并后静置,自然冷却,结晶慢慢析出。用布氏漏斗对上述母液进行抽气过滤,并用少量溶剂对布氏漏斗里的晶体进行洗涤,最后将晶体进行干燥。

热塑性脂肪族聚酯聚丁二酸丁二醇酯(PBS)具有良好的生物相容性和生物可吸收性,在使用过程中性能稳定,使用后能在堆肥、土壤、水和活化污泥等环境下被微生物或动植物体内的酶分解,最终产物为二氧化碳和水。



4,4’-双仲丁氨基二苯基甲烷(Unilink4200,MDBA)

MDBA是4,4’-双仲丁氨基二苯基甲烷的商品名,也可以叫做Unilink4200,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。


PBS是良好的全生物降解材料,但由于分子量低,特性黏数低,熔体流动速率高,在实际加工时不易用挤出、吹塑等工艺进行成型加工,大大阻碍了它的应用。由于含有端羟基和端羧基,可以寻找一种合适的小分子扩链剂进行扩链改性,以达到增加分子量、提高黏度的目的。

目前对聚酯扩链常用的扩链剂有环氧类、异氰酸类和酸酐类等。采用新型扩链剂ADR-4370对PBS进行扩链,每个ADR-4370分子上有9个活性基团环氧基,可以和热塑性工程塑料的反应基团(羟基、羧基、氨基、硫醚基)发生链接反应,提高其特性黏度,从而改善其力学性能等。

PBS柔软性强,但拉伸强度和模量都比较低,因此需要采取共混的方法来对其改性,一定程度上弥补单组分全生物降解材料的缺点,而不影响材料的降解性能。聚乳酸(PLA)是一种具有优良的生物相容性和可生物降解性的合成高分子材料,具有较高的模量和拉伸强度,但断裂伸长率低,韧性较差。通过PBS/PLA共混,选择最佳配比,改善PBS性能。采用两种工艺共混:用扩链后的PBS与PLA共混;在共混的同时进行就地增容扩链改性。

随着扩链剂ADR-4370含量的增加,PBS体系的MFR逐渐降低,平衡扭矩升高,并逐渐趋于稳定。这是由于ADR-4370与PBS中的羧基发生链接反应,PBS分子量提高,体系黏度增大;但随着扩链剂的增加,羧基含量逐渐减少,直到反应完全,体系黏度达到最大,这时继续加入扩链剂对体系黏度影响不大。

随着扩链剂TDI含量的增加,体系的MFR迅速降低,平衡扭矩升高,说明TDI的加入可以有效地促进链接反应,提高PBS分子量,增大体系黏度。

随着扩链剂BOZ含量的增加,体系的MFR迅速升高,平衡扭矩降低。这可能由于在加工过程中,反应温度低于BOZ最佳活性温度,扩链反应未发生,小分子BOZ反而起到增塑作用,导致体系黏度迅速降低。也可能是仅有一个BOZ环与羧基反应,消耗了羧基,却对扩链无贡献。

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