耐熱性聚氨酯彈性體擴(kuò)鏈劑
本文介紹如何合成一種耐熱性聚氨酯彈性體擴(kuò)鏈劑,研究了用聚酯、TDI、3,3’二氯4,4’二苯基甲烷二胺(MOCA)4,4’二苯甲烷雙馬來酰亞胺(BMI)擴(kuò)鏈劑制備聚氨酯彈性體(PUE)的方法,討論了合成工藝。
介紹了耐熱性聚氨酯彈性體擴(kuò)鏈劑BMI-MOCA硫化聚氨酯彈性體的性能,探討了BMI-MOCA的適用性及其優(yōu)缺點(diǎn).采用BMI-MOCA為擴(kuò)鏈劑容易合成高硬度、耐溫性好的聚氨酯彈性體.新的耐熱性聚氨酯彈性體擴(kuò)鏈劑劑配方設(shè)計(jì),提供了更為廣泛的選擇性。
聚氨酯彈性體(PUE)具有優(yōu)良的物理、機(jī)械性能,幾乎能用任何一種常規(guī)塑料成型工藝進(jìn)行加工,在國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用.然而聚氨酯的耐熱性能不佳,材料在100℃以上軟化,長期使用會(huì)導(dǎo)致材料變形,使其應(yīng)用受到一定的限制.因此,改善聚氨酯的耐熱性,一直是PUE領(lǐng)域十分活躍的研究課題.
聚氨酯的結(jié)構(gòu)由軟段和硬段交替而成,由于軟段和硬段的不相容而使共聚物的聚集態(tài)分離成軟段區(qū)和硬段區(qū),二相結(jié)構(gòu)分離的愈好,PUE的綜合性能愈好,其高溫強(qiáng)度和高溫模量也愈大;另外,剛性鏈段、交聯(lián)均有利于提高PUE的耐熱性,也可以說,提高軟、硬段的耐熱性均有利于改善 PUE的耐熱性.
本文研究了一種新型耐熱聚氨酯澆注型彈性體適用的擴(kuò)鏈劑,通過4,4’二苯甲烷雙馬來酰 亞胺(BMI)與3,3’二氯4,4’二苯基甲烷二胺(MOCA)反應(yīng)的產(chǎn)物作為PUE的擴(kuò)鏈劑,合成了高硬度、耐溫性好的聚氨酯彈性體;并對其物理、機(jī)械性能作了初步探討.新型擴(kuò)鏈劑的研究,為發(fā)展彈性體新品種打下基礎(chǔ),對PU的配方設(shè)計(jì)具有指導(dǎo)意義。
實(shí)驗(yàn)原材料:3,3’二氯4,4’二苯基甲烷二胺:工業(yè)品;4,4’二苯甲烷型雙馬來酰亞胺(BMI):工業(yè)品,外觀為淡黃色粉末,熔點(diǎn)為148~156℃;聚已二酸乙二醇 酯:CP級(jí),M{n=2000,官能度fγn=2.00;2,4(2,6)甲苯二異氰酸酯(TDI):AR級(jí)。
產(chǎn)品名稱:4,4'-亞甲基雙(2,6-二乙基苯胺),固化劑擴(kuò)鏈劑MDEA
產(chǎn)品外觀: 類白色粉末或顆粒
物理特性
熔點(diǎn): 87-89℃
含量:≥99.0%
4,4'-亞甲基雙(2,6-二乙基苯胺),固化劑擴(kuò)鏈劑MDEA是優(yōu)秀的聚氨酯(PU)擴(kuò)鏈劑和環(huán)氧樹脂(EP)固化劑。能改善制品的機(jī)械和動(dòng)力學(xué)性能。此外也可以作為聚酰亞胺的先導(dǎo)化合物和有機(jī)合成的中間體。在PU領(lǐng)域M-CDEA適用于澆鑄型彈性體(CPU)、RIM彈性體和噴涂聚脲、膠粘劑、彈性體泡沫和熱塑性聚氨酯(TPU)。EP領(lǐng)域適用于加工、預(yù)浸料坯和化工防腐涂料。也可用作有機(jī)合成的中間體及聚脲樹脂固化劑。
提高聚氨酯的耐熱性能,一般可以從兩方面考慮
1:單體或者低聚物。PU耐熱性,主要取決于軟段。從異氰酸酯角度來看,發(fā)展高耐熱性的單體目前幾乎沒有什么可能,即使是現(xiàn)有的大批量生產(chǎn)的異氰酸酯,我國都沒有做全,做好,發(fā)展一個(gè)新的異氰酸酯難度可想而知。即使異氰酸酯耐熱性提高,多元醇的耐熱性依然需要跟上去。因此只能從多元醇或者胺考慮?,F(xiàn)有的聚醚或者聚酯多元醇,其耐熱性很難有根本性的提高,縱觀其它低聚物,有機(jī)硅和有機(jī)氟是可以考慮的對象,全氟醇很難做,而嵌段需要的結(jié)構(gòu)更是難見到,比較現(xiàn)實(shí)的就是有機(jī)硅。
普通的羥基硅油就是典型的多元醇結(jié)構(gòu),特別是二甲基硅油,價(jià)格便宜,品種多樣,耐熱到200度問題不大,只可惜它徒有那兩個(gè)羥基,它除了和同門兄弟縮合所得到產(chǎn)品穩(wěn)定外,和其它單體,比如異氰酸酯是得不到穩(wěn)定聚合物的。這樣的羥基,是硅羥基,結(jié)構(gòu):Si-OH,在有機(jī)硅行業(yè)就簡稱羥基。實(shí)際上,羥基硅油與異氰酸酯反應(yīng)將產(chǎn)生水,產(chǎn)生水的后果。
要獲得穩(wěn)定的聚合物,必須是烴羥基硅油,即需要Si-Cn-OH,n>=3的結(jié)構(gòu),當(dāng)然,這樣結(jié)構(gòu)的硅醚多元醇成本比普通硅油高的多。即使成本高,它還是物有所值:不但提高耐熱性,也提高柔軟性,耐水(特別是耐濕摩擦)性,隔離性,耐干磨。只要加入適量,成本是可以接受的。
2:納米材料在PU上的應(yīng)用。納米粉體的制備,已經(jīng)不是懸念,許多品種已經(jīng)是工業(yè)化大批量,萬噸級(jí)了。比如納米碳酸鈣,納米氧化硅。在PU領(lǐng)域,問題是它們的分散很不容易,但除此之外,粉體與傳統(tǒng)PU相互之間的作用也是必須的。良好的分散不代表納米粉體的優(yōu)勢能夠充分展現(xiàn),還需要某種“結(jié)合”。要不然,相同粒徑的納米碳酸鈣和納米氧化硅補(bǔ)強(qiáng)的材料性能就不會(huì)差距那么大吧。
要做到良好的分散還要能夠和PU有某種相互作用,當(dāng)然最好是化學(xué)鍵,納米粉體的表面必須符合PU的要求。即:所謂納米粉體表面改性。理想的改性是:和PU親和,表面有可反應(yīng)基團(tuán),改性后不能導(dǎo)致納米粉體的粒徑增加。
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