熱塑性聚氨酯的擴(kuò)鏈劑
聚氨酯彈性體是一類(lèi)重要的熱塑性彈性體,微相分離結(jié)構(gòu)能顯著影響其性能。聚氨酯彈性體微相分離的驅(qū)動(dòng)力是由于軟、硬段之間的熱力學(xué)不相容性,而熱力學(xué)相容性與軟、硬段的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是密切相關(guān)的。影響微相分離的因素主要有熱塑性聚氨酯的擴(kuò)鏈劑、硬段及其含量、氫鍵等。
常用的熱塑性聚氨酯的擴(kuò)鏈劑有二胺類(lèi)和二醇類(lèi),熱塑性聚氨酯的擴(kuò)鏈劑與異氰酸酯反應(yīng)后分別形成氨酯鍵硬段和脲鍵硬段。
由于脲鍵硬段與聚醚軟段之間溶解度參數(shù)的差異要大于氨酯鍵硬段與聚醚軟段,因此聚脲硬段與聚醚軟段有更大的熱力學(xué)不相容性,因而阻止了軟、硬段之間的混合;而且由于脲鍵增強(qiáng)了硬段之間的相互作用,使得聚氨酯脲比聚氨酯有更好的微相分離。
擴(kuò)鏈劑的不同不僅決定了硬段的類(lèi)型,也影響其高溫性能。與聚氨酯硬段相比,脲鍵硬段的玻璃化溫度Tgh及熔化溫度Tm較高。即使同一類(lèi)擴(kuò)鏈劑,其結(jié)構(gòu)不同,對(duì)彈性體性能的影響也是不同的。
可以采用加入微相分離促進(jìn)劑和離子化的方法來(lái)改善聚氨酯彈性體的微相分離,提高其物理性能。聚氨酯彈性體在復(fù)合固體推進(jìn)劑中有著廣泛的應(yīng)用前景,控制適當(dāng)?shù)奈⑾喾蛛x程度可以顯著改善和提高推進(jìn)劑的力學(xué)性能。
聚氨酯彈性體作為一類(lèi)高性能的熱塑性彈性體,可以通過(guò)調(diào)節(jié)其化學(xué)組成而獲得各種優(yōu)異的性能,如良好的強(qiáng)度、硬度、耐磨性和抗撓曲性,因而廣泛用于軍事及國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域。目前廣泛應(yīng)用的復(fù)合固體推進(jìn)劑都是以熱塑性聚氨酯彈性體作為粘合劑基體。
聚氨酯彈性體的分子鏈一般由兩部分組成,Bonart首先采用“軟段”與“硬段”描述其結(jié)構(gòu)。在常溫下,一部分處于高彈態(tài),稱(chēng)為軟段;另一部分處于玻璃態(tài)或結(jié)晶態(tài),稱(chēng)為硬段。軟段一般為端羥基的聚醚、聚酯、聚烯烴和聚硅氧烷等,硬段一般由擴(kuò)鏈劑和異氰酸酯形成聚氨基甲酸酯或聚脲。
4,4'-亞甲基雙(2-甲基-6-乙基苯胺),擴(kuò)鏈劑固化劑MMEA應(yīng)用:聚氨酯彈性體、聚脲樹(shù)脂固化劑及環(huán)氧樹(shù)脂固化劑.
包裝: 25kg/桶
胺值:390-408 KOH mg/g
丙酮不溶物:無(wú)
總氯:10ppm以下
純度:98.0%
聚氨酯彈性體的力學(xué)性能在很大程度上影響其使用性能,而其力學(xué)性能又取決于分子鏈的結(jié)構(gòu),因而與聚氨酯分子鏈中軟段的運(yùn)動(dòng)、軟段與硬段的混合程度及微相分離結(jié)構(gòu)是密切相關(guān)的。Cooper在研究多嵌段聚氨酯時(shí),首先提出了聚氨酯具有微相分離的本體結(jié)構(gòu)。
由于軟段與硬段之間的熱力學(xué)不相容性,軟段及硬段能夠通過(guò)分散聚集形成獨(dú)立的微區(qū),并且表現(xiàn)出各自的玻璃化溫度。
聚氨酯彈性體發(fā)生微相分離后,硬段微區(qū)分布于軟段相中起著物理交聯(lián)點(diǎn)的作用,因而可以顯著提高聚氨酯彈性體的力學(xué)性能。
本文主要介紹目前廣泛應(yīng)用的聚氨酯彈性體及其微相分離的影響因素、表征方法以及微相分離在復(fù)合固體推進(jìn)劑中的應(yīng)用。
根據(jù)不同的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn),可以將聚氨酯彈性體分為幾類(lèi)[5]。根據(jù)軟段的不同可以分為:聚醚聚氨酯、聚酯聚氨酯、聚烯烴聚氨酯和聚硅氧烷聚氨酯;根據(jù)異氰酸酯結(jié)構(gòu)的不同可以分為:脂肪族聚氨酯和芳香族聚氨酯。
聚醚聚氨酯廣泛應(yīng)用于復(fù)合固體推進(jìn)劑的粘合劑基體,如疊氮推進(jìn)劑和NEPE(硝酸酯增塑的聚醚)推進(jìn)劑的粘合劑分別為聚疊氮縮水甘油醚(GAP)和聚乙二醇(PEG)。聚醚聚氨酯由于主鏈上具有許多醚鍵-O-,其柔性和耐水性都優(yōu)于聚酯聚氨酯。
但其水解穩(wěn)定性仍不夠理想,不宜在潮濕的環(huán)境中長(zhǎng)期使用,而且粘結(jié)強(qiáng)度偏低。通過(guò)共混改性可以改善聚醚聚氨酯的性能,尤其是力學(xué)性能,從而提高其在復(fù)合固體推進(jìn)劑中的作用效果。聚醚聚氨酯中,其硬段的>NH不僅可與其本身的>C=O形成氫鍵,也可與軟段的-O-形成氫鍵。
聚酯聚氨酯一般由聚酯多元醇與異氰酸酯反應(yīng)制得。聚酯聚氨酯在結(jié)構(gòu)上不同于聚醚聚氨酯,軟段中既含有>C=O,又含有-O-。二者都能與硬段中的>NH形成氫鍵,因此其微相分離行為更為復(fù)雜。
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