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热塑性聚氨酯扩链剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2018-3-2 16:19:46
对影响热塑性聚氨酯弹性体性能的因素进行了分析和讨论,包括多元醇的结构和相对分子质量、异氰酸酯和热塑性聚氨酯扩链剂种类、扩链系数、硬段含量、氢键、催化剂等。提出在生产热塑性聚氨酯弹性体过程中要对体系配方进行科学设计。

热塑性聚氨酯弹性体(TPU)是一类在分子链中含有多个氨基甲酸酯基团的高分子材料。通常以低聚物多元醇、多异氰酸酯、热塑性聚氨酯扩链剂/交联剂及少量助剂为原料制得。

从分子结构上看,聚氨酯弹性体是一种嵌段聚合物,一般由低聚物多元醇的柔性长链构成软段,以二异氰酸酯和热塑性聚氨酯扩链剂构成硬段, 硬段和软段交替排列,形成重复结构单元。

除含有氨酯基团外,聚氨酯分子内及分子间可形成氢键,软段和硬段可形成微相区并产生微观相分离。生产TPU的原料品种繁多,配方多种多样,因此在设计配方时,需根据性能要求选定原料和相关参数。

合成TPU的原料主要有3大类,即低聚物多元醇、二异氰酸酯以及小分子扩链剂;通常以NCO与OH摩尔比(R值)与硬段含量作为参数,并以大 分子二元醇的量为定值来进行配方计算。作者就影响TPU性能的相关因素以及配方设计过程中需要考虑的因素进行了讨论。

低聚物多元醇对TPU性能的影响 TPU所用的低聚物多元醇有聚酯多元醇、聚醚多元醇、聚烯烃多元醇等品种。

在TPU中大分子二醇的质量分数通常约为50%~80%,因此对其性能 的影响较大。需要考虑多元醇的主要指标有羟值、酸值、色度、粘度、水分、相对分子质量及其分布 以及与异氰酸酯的反应活性等。

需要特别说明的是多元醇分子链的规整度对TPU的物理性能有很大影响,如果多元醇是均一且无取代基,则有利于大分子二醇的聚集,因而具有较高的物理性能;反之,则有利于形成无定型的TPU,从而导致合成的TPU具有较低的物理性能。因此在生产研究过程中考虑大分子二元醇的品质是十分必要的。

低聚物多元醇种类。低聚物链段结构的规整性对软段分子链段排列、低聚物本身结晶性及制得的TPU性能有很大影响。



化学名称:3-羟乙基氧乙基-1-羟乙基苯二醚(扩链剂HER)-液体

分子式:  C12H18O5

分子量: 242.26

CAS No.: 777942-63-9

3-羟乙基氧乙基-1-羟乙基苯二醚(扩链剂HER)主要用途

作为TDI / MDI系列聚氨酯制品的扩链剂,广泛应用于聚氨酯粘合剂、涂料、密封胶、弹性体、PU泡沫、氨纶、体育设施等领域。该产品尤其适合于中、高硬度的制品。



聚酯多元醇分子中含有较多的极性酯基,可形成较强的分子内氢键,因而聚酯型TPU具有较高的强度、耐磨及耐油性能;聚酯链段易受水分子的侵袭发生断裂,且水解生成的酸又能催化聚酯链段的进一步水解,因而其耐水解能力比聚醚型TPU差。

聚醚多元醇中醚键氧原子相邻的碳原子容易被空气氧化,也容易受紫外线的攻击,因而聚醚型的TPU具有较低的热稳定性和抗光氧化性;醚键不易水解且较为柔顺,所以制得的TPU具有较好的水解稳定性、耐候性、低温柔顺性和耐霉菌性等性能。

用聚烯烃类多元醇合成的TPU具有优异的耐水解性、电绝缘性、低温柔性、气密及水密性能。低官能度的聚丙烯酸酯多元醇制得的TPU具有良好的耐水和耐紫外光性能。

精制蓖麻油是一种含烯键的植物油多元醇,制得的TPU耐水解、但强度不高。不同的大分子二醇对TPU性能具有不同的影响,所以在选择大分子二元醇时,应根据产品的使用要求选择适合种类的大分子二醇。

低聚物多元醇相对分子质量。在确定低聚物多元醇种类的情况下,还需要了解低聚物多元醇相对分子质量对TPU性能影响。在原料配比一定的情况下,改变低聚物多元醇相对分子质量对TPU的性能有较大影响。

随软段相对分子质量的增加,软段比例增加,硬度、弹性模量降低,弹性增加。所以在选择大分子二元醇时,应根据产品的使用要求选择适合相对分子质量的低聚物二元醇。


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