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热塑性聚氨酯用二醇扩链剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2017-7-25 15:54:21
本文介绍热塑性聚氨酯用二醇扩链剂

讨论了不同结构的热塑性聚氨酯用二醇扩链剂以及TPU中刚性链段分子对聚氨酯TPU性能的影响。结果表明,改变热塑性聚氨酯用二醇扩链剂的结构和数量可以有效调节聚合物的硬度、模量、撕裂强度以及其他性能热塑性聚氨酯用二醇扩链剂是影响TPU物理性能的一个重要因素。

由于乙二醇中柔性链—CH2—最短,材料的断裂伸长率较低。同理由于醚键的存在,所以一缩二乙二醇与1,42丁二醇相比材料具有较高的断裂伸长率,而以1,62己二醇结构中的柔性链最长,所得到的聚氨酯的断裂伸长率也应达到最长。

二元醇类扩链剂的品种较多,主要有1,4-丁二醇、乙二醇、丙二醇、一缩二乙二醇、新戊二醇等。三元醇化合物有丙三醇、三羟甲基丙 烷(TMP)等。

在聚氨酯尤其是聚氨酯泡沫体的合成中,使用最多的是1,4-丁二醇。大家知道,聚氨酯聚合物基本是(A-B)x类型的线型结构的嵌段共聚物,其软链段由聚醇大分子构成,而硬链段是由二异氰酸酯与低分子二醇反应构成,而1,4-丁二醇具有适中的碳-碳链长度,能使软、硬链段产生微区向分离,使氨基甲酸酯硬链段的结晶性更好,即使得MDI-1,4丁二醇硬链能较好地定向,这样,结晶和定向排列使聚合物分子间更容易形成氢链,这意味着它能产生较好的有序结晶,结晶的阻旋作用和聚合物链段迁移,最终表现出聚合物具有优异的韧性和硬度。

以脂肪醇类为主的扩链剂,在泡沫类产品中,主要用于高回弹软泡、半硬泡、RIM硬泡以及微孔弹性体等制品的生产中,它们不仅参与反应,具扩链和交联作用,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溶性。

聚氨酯橡胶、涂料、粘合剂等生产中,常将它们与普通二元醇或二元胺配合使用,以获得聚氨酯产品某些性能的改善和提高。



4,4’-双仲丁氨基二苯基甲烷(Unilink4200,MDBA)

聚脲

降低凝胶反应速度,使得用喷涂浇铸技术生产这种高硬度聚合物成为可能。延长的凝胶速度可以改善与基层的粘着性、流动性、涂层之间的结合及表面质量。使用4,4’-双仲丁氨基二苯基甲烷-MDBA作为熟化剂,可显著提高聚合物的抗冲击性能低温性能。



扩链剂为含羟基或氨基的低分子质量多官能团的醇类或胺类化合物,常用的醇类扩链剂有1,4一丁二醇(BDO)、1,6一己二醇、甘油、三羟甲基丙烷、二甘醇(DEG)、三甘醇、新戊二醇(NPG)、山梨醇、二乙氨基乙醇(DEAE)等。胺类扩链剂有MOCA和用甲醛改性制得的液体MOCA、乙二胺(DA)、N,N-二羟基(二异丙基)苯胺(HPA)等。还有氢醌一二(β一羟乙基)醚(HQEE),用作聚氨酯胶黏剂的扩链剂,其产品耐热性、硬度及弹性都高于一般所用的扩链剂。 

在生产中,常用一些含活泼氢的化合物与异氰酸酯端基预聚物反应,致使分子链扩散延长,从而实现树脂的固化成形。2-咪唑烷酮是一个具有亚氨基活性氢的广泛使用的扩链剂。

在聚酯加工工艺中,由于热降解和水解导致分子质量降低,端羧基数量增加,从而聚合物的机械和化学性能降低。反应性共混条件下加入双官能团小分子化合物。
例如:双官能团酸衍生物、异氰酸酯、酸酐和环氧化物等,这些双官能团化合物含有容易与羧基、羟基和氨基等反应的官能团,能直接与低分子质量齐聚物反应,在两聚合物链间形成“架桥”,显著增加分子质量,提高体系的粘度,降低端羧基含量。线性聚酯的端部主要包括羟基和羧基,因此对聚酯扩链即为选择化合物与羟基或羧基加成。

低分子二元化合物和低分子三元或四元化合物能使聚氨酯反应体系迅速地进行扩链和交联。

它们具有能与反应体系进行化学反应的特性基团,且分子量低,反应活泼。在整个反应原料体系中,对异氰酸酯和聚醇体系构成较强的反应竞争几率,因此,它们能极其有效地调节反应体系的反应速度。

在实际工作中,可以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。在冷熟化泡沫体、自结皮泡沫体等制备中,扩链剂的使用对这些制品的合成工艺都有重大影响。

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