聚合聚氨酯擴(kuò)鏈劑
采用丙交酯和季戊四醇在催化劑辛酸亞錫作用下合成聚合聚氨酯擴(kuò)鏈劑丙交酯季戊四醇酯,用紅外光譜儀和核磁共振儀表征了其結(jié)構(gòu),凝膠滲透色譜儀表征了分子量和分子量分布.
結(jié)果表明,聚合聚氨酯擴(kuò)鏈劑丙交酯季戊四醇酯具有適中的分子量、端羥基且主體結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定等特點(diǎn),可作為擴(kuò)鏈劑參與聚合聚氨酯等嵌段共聚物.
聚氨酯彈性體(PUE)是一類綜合性能優(yōu)良的材料,模量介于一般橡膠和塑料之間,聚氨酯彈性體具有耐磨性能優(yōu)異,撕裂強(qiáng)度高,伸長率大,硬度可調(diào)范圍廣的特點(diǎn)。此外它的吸震、減震效果好、負(fù)重容量非常大,耐油以及其他化學(xué)介質(zhì)的性能也特別優(yōu)異。
聚氨酯彈性體這些優(yōu)異的性能主要是由其結(jié)構(gòu)決定的。它主要由柔性的低聚物多元醇和剛性的多異氰酸酯與擴(kuò)鏈劑組成。擴(kuò)鏈劑對聚氨酯彈性體的性能有極其重要的影響。本文綜述了近年來開發(fā)應(yīng)用的新型擴(kuò)鏈劑的合成和應(yīng)用。
將聚四氫呋喃均聚醚(PTMG)和4,4′-二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)合成預(yù)聚體,分別與BDO、KC、MOCA及HQEE等擴(kuò)鏈劑制備了聚氨酯(PU)彈性體。討論了預(yù)聚體NCO基含量、擴(kuò)鏈劑種類及三元醇含量對聚氨酯彈性體力學(xué)性能的影響。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:當(dāng)預(yù)聚體NCO基含量基本相同時,BDO-PU比KC-PU的硬度高1~2度,撕裂強(qiáng)度高了7%~18%;提高預(yù)聚體NCO基含量可使聚氨酯彈性體的硬度、撕裂強(qiáng)度和300%模量急劇增加;擴(kuò)鏈劑中的三元醇含量超過30%,彈性體的拉伸強(qiáng)度顯著下降;預(yù)聚體NCO基含量在6.0~6.8下, MOCA-PU的硬度和300%模量很高;HQEE/KC-PU比HQEE-PU的硬度降低了2~4個單位,而拉伸強(qiáng)度卻提高了60%~90%。
4,4'-亞甲基雙(2-乙基)苯胺(芳香族二胺類擴(kuò)鏈劑MOEA)用途
本品為氨基鄰位乙基取代的芳香族二胺類擴(kuò)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(qiáng)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。
在MDI體系的預(yù)聚體中,常用小分子醇類擴(kuò)鏈劑進(jìn)行擴(kuò)鏈。為提高彈性體的硬度,可使用含苯環(huán)的醇類擴(kuò)鏈劑。由PTMG/MDI預(yù)聚體和HQEE及混合擴(kuò)鏈劑制備的彈性體,HQEE-PU的硬度、撕裂強(qiáng)度和伸長率高,但拉伸強(qiáng)度較低,而改用HQEE和醇混合擴(kuò)鏈劑制成的彈性體,雖硬度下降了2~4個單位,撕裂強(qiáng)度也下降了25%~28%,但拉伸強(qiáng)度提高了60%~90%,其它性能略有變化。 由表5還可看出,預(yù)聚體NCO基含量相同,擴(kuò)鏈劑不同,即擴(kuò)鏈劑與異氰酸酯反應(yīng)組成的PU硬段和硬段含量也不同,呈現(xiàn)出聚氨酯彈性體力學(xué)性能有較大的差異。
當(dāng)預(yù)聚體NCO%=8.1時,HQEE-PU的伸長率和硬度高,而HQEE/KC-PU的模量和強(qiáng)度高;前者高出后者伸長率30%以上,后者高出前者的拉伸強(qiáng)度90%。產(chǎn)生這種原因可能是,HQEE擴(kuò)鏈劑與異氰酸酯反應(yīng)生產(chǎn)線性的氨基甲酸酯硬段,只有少量的脲基甲酸酯交聯(lián),而HQEE/KC-PU擴(kuò)鏈時,不但生成脲基甲酸酯交聯(lián),而且還生成易穩(wěn)定的三元醇化學(xué)交聯(lián)(即氨基甲酸酯交聯(lián)),所以HQEE-PU比HQEE/KC-PU的交聯(lián)少,聚氨酯的伸長率就大。模量和拉伸強(qiáng)度的提高可以表明,彈性體中適度的交聯(lián)能夠增加其強(qiáng)度。
結(jié)論(1)增加預(yù)聚體NCO基質(zhì)量分?jǐn)?shù),PU彈性體的硬度、模量和撕裂強(qiáng)度顯著提高。(2)提高擴(kuò)鏈劑三元醇用量,彈性體性能均呈下降趨勢,超過30%用量時,性能下降幅度較大。(3)MOCA/KC-PU和比純KC-PU和BDO-PU的300%模量性能高。(4)相同的預(yù)聚體NCO%,HQEE/KC-PU拉伸強(qiáng)度高,HQEE-PU撕裂強(qiáng)度高。
擴(kuò)鏈劑又稱鏈增長劑,是能與線型聚合物鏈上的官能團(tuán)反應(yīng)而使分子鏈擴(kuò)展、分子量增大的物質(zhì)。常用于提高聚氨酯、聚酯等產(chǎn)品的力學(xué)性能和工藝性能。對聚氨酯膠黏劑和密封劑的合成非常重要,直接影響產(chǎn)品的力學(xué)性能和工藝性能。
擴(kuò)鏈劑為含羥基或氨基的低分子質(zhì)量多官能團(tuán)的醇類或胺類化合物,常用的醇類擴(kuò)鏈劑有1,4一丁二醇(BDO)、1,6一己二醇、甘油、三羥甲基丙烷、二甘醇(DEG)、三甘醇、新戊二醇(NPG)、山梨醇、二乙氨基乙醇(DEAE)等。胺類擴(kuò)鏈劑有MOCA和用甲醛改性制得的液體MOCA、乙二胺(DA)、N,N-二羥基(二異丙基)苯胺(HPA)等。還有氫醌一二(β一羥乙基)醚(HQEE),用作聚氨酯膠黏劑的擴(kuò)鏈劑,其產(chǎn)品耐熱性、硬度及彈性都高于一般所用的擴(kuò)鏈劑。
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