聚氨酯彈性體(PU)材料擴鏈劑
采用聚氨酯彈性體(PU)材料擴鏈劑制備了具有不同性能的聚氨酯彈性體(PUE)材料,研究了聚氨酯彈性體(PU)材料擴鏈劑用量對聚氨酯彈性體性能的影響。
結(jié)果表明:對于數(shù)均相對分子質(zhì)量(Mn)為2000的聚酯多元醇CMA-24和聚己內(nèi)酯多元醇PCL-220N而言,隨著聚氨酯彈性體(PU)材料擴鏈劑用量的增加,所合成的PUE斷裂伸長率下降,硬度及100%或300%定伸強度增加,玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)升高,阻尼因子tanδ最大值越來越低;對于Mn為3000的聚酯多元醇CMA-66而言,隨著小分子二醇用量的增加,所合成的PUE的硬度、斷裂伸長率下降。
當(dāng)小分子二醇(乙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇(HDO))與CMA-66的物質(zhì)的量比為1:1及2:1時,所制得PUE有2個Tg峰,當(dāng)比值為3:1及4:1時,Tg為1個峰。當(dāng)HDO與CMA-66的物質(zhì)的量比由1:1增大到4:1時,所制PUE由完全不透明轉(zhuǎn)變?yōu)橥该鳌?br/>
粘接界面分析。為研究PU膠片對PMMA表面的粘接效應(yīng),用原子力顯微鏡觀察了剝離界面。從可以看出,與純PMMA板比較,PU-EG與PMMA剝離后,PM-MA側(cè)和PU-EG側(cè)更加凹凸不平,這表明PU-EG與PMMA界面處的粘接力較強。根據(jù)AFM的高度成 像技術(shù)計算得到的各種材料的表面粗糙度和每一種材料的截面曲線。
4,4'-亞甲基雙(2-乙基)苯胺(芳香族二胺類擴鏈劑MOEA)用途
本品為氨基鄰位乙基取代的芳香族二胺類擴鏈劑,與TDI和MDI預(yù)聚體有著良好的相容、配伍性,反應(yīng)速度較快,與E100搭配可用于反應(yīng)注射成型和聚脲噴涂工藝,制品具有優(yōu)良的物理以及動態(tài)力學(xué)性能。用于聚脲彈性防水材料,可有效提高材料的強度、耐植物穿刺和耐老化性能。本品也可用作環(huán)氧樹脂的固化劑,賦予制品良好的抗張、耐撕裂、電絕緣及耐熱等性能。
由a~c計算得到純PMMA表面、 PU-EG膠片剝離后的PMMA表面和PU-1,4-BG膠片剝離后的PMMA表面的均方根粗糙度分別為2.0nm, 21.6nm和17.0nm,表明加入擴鏈劑后PMMA表面變粗糙,預(yù)示著PMMA的表面 性質(zhì)已經(jīng)改變。PU-EG-PMMA的粗糙度略大于PU-1,4-BG-PMMA,這可能與PU-EG對PMMA的剝離強度更大有關(guān)。僅通過AFM測試,不能確定是否在PMMA表面留下一薄層PU材料。為此,進(jìn)一步對剝離界面進(jìn)行了XPS分析。
XPS是研究固態(tài)聚合物表面組成和結(jié)構(gòu)的最好技術(shù)之一。利用XPS技術(shù)研究了純PMMA表面、空氣-PU-EG界面的PU表面,剝離界面處PMMA一側(cè) 的表面和剝離界面處PU-EG一側(cè)的表面化學(xué)元素組成, 四個樣品的XPS結(jié)果表明均存在C,O和N元素。四個樣品的C1s擬合譜,在284.8eV,286.4eV和288.9eV處的譜峰分別對應(yīng)著烷基碳(C—C和C—H),醚碳(C—O)和羰基碳(O—C=O)??梢钥闯鰟冸x界面PMMA一側(cè)的碳官能團組成與純PMMA極其相似,表明PU-EG基本沒有黏在PMMA上。
剝離界面PU一側(cè)的醚碳和酯基碳的 含量在PMMA和PU之間,且與PMMA更接近,表明PMMA有相當(dāng)一部分留在PU-EG的表面上,即在扯斷PU-EG-PMMA時,并不是完全從界面處斷開 的。在聚合物材料中, C1s的信息深度為5~10nm,可以估計約有幾個nm厚度的PMMA覆蓋在PU-EG表面,當(dāng)然此厚度是不均勻的。這也是造成樣條出現(xiàn)橫紋相和PMMA表面粗糙度大大增加的原因。PMMA留在PU表面也表明PMMA 與PU-EG間存在著較強的鍵合作用。
粘接機理分析。將PMMA板材浸泡于80℃中的EG中,二月桂酸二丁基錫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.02%, 24h和48h時各取出一片樣條,棉花蘸洗滌靈洗3次,去離子水洗3 次,壓縮空氣吹干,測靜態(tài)接觸角。沒有處理過的PMMA、反應(yīng)24h和48h的PMMA的接觸角分別為76.0°,69.9°和61.9°。接觸角減小表明PMMA在反應(yīng)后表面能升高,親水性增強,說明表面 可能發(fā)生了酯交換反應(yīng),產(chǎn)生了羥基。
研究了異氰酸酯基聚合物對鋼材表面的粘接,發(fā)現(xiàn)優(yōu)異的粘接效果來源于在界面處形成了氧-氰酸酯化學(xué)鍵(類似于氨基甲酸酯)。發(fā)現(xiàn)異氰酸酯基聚合物對鋁材表面的粘接也遵循此機理。因此,我們推測未 反應(yīng)完全的異氰酸酯基官能團從反應(yīng)混合料中遷移 到界面處,與PMMA表面的羥基官能團反應(yīng)。即PMMA與PU間形成了較強的化學(xué)鍵,使得他們之間粘接強度良好。
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