阻燃高回彈聚氨酯泡沫塑料擴鏈劑
分別采用三乙醇胺(TEOA)、二乙醇胺(DEOA)和甘油(GLY)三種阻燃高回彈聚氨酯泡沫塑料擴鏈劑制備阻燃高回彈聚氨酯(FRHRPU)泡沫塑料。
探討阻燃高回彈聚氨酯泡沫塑料擴鏈劑TEOA,DEOA,GLY對FRHRPU泡沫塑料反應活性、泡孔結(jié)構(gòu)及制品力學性能的影響。阻燃高回彈聚氨酯泡沫塑料擴鏈劑實驗結(jié)果表明:以DEOA為擴鏈劑制備的FRHRPU泡孔孔徑為200.00μm、氧指數(shù)為28.7%,工藝穩(wěn)定性及力學性能優(yōu)于其他兩種擴鏈劑制備的FRHRPU。DEOA可廣泛應用于FRHRPU泡沫塑料。
普通聚氨酯泡沫塑料是可燃性聚合物,特別是軟質(zhì)泡沫塑料,開孔率較高,比其他非泡沫聚氨酯更易燃燒,這給工業(yè)和生活用品的使用帶來一定局限性,因此,阻燃性軟質(zhì)泡沫塑料的生產(chǎn)比例日益增加。阻燃高回彈聚氨酯(FRHRPU)泡沫塑料是以阻燃性聚醚多元醇與異氰酸酯為主要原料,通過發(fā)泡和交聯(lián)反應形成的多孔性聚氨酯泡沫塑料。FRHRPU泡沫塑料是一種性能優(yōu)良的墊材,主要用于汽車、火車、船舶、飛機、家具等制造領(lǐng)域。
聚醚多元醇的主鏈結(jié)構(gòu)為—C—C—O—,比較柔軟,所形成的聚氨酯泡沫制品的力學性能稍差,所以,在合成聚氨酯泡沫制品時多使用擴鏈劑來提高其力學性能。擴鏈劑大多是一些含有多官能團的活性氫化合物(如相對分子質(zhì)量較小的多元醇和多元胺類化合物),由于其相對分子質(zhì)量小,鏈節(jié)短,所以使用擴鏈劑有利于提高聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、硬度、拉伸強度和撕裂強度。
4,4'-亞甲基雙(2-甲基-6-乙基苯胺),擴鏈劑固化劑MMEA應用:聚氨酯彈性體、聚脲樹脂固化劑及環(huán)氧樹脂固化劑.
英文名稱:4,4'-Methylene-bis(2-methyl-6-ethylaniline)
CAS號:19900-72-2
分子式: C19H26N2
配方及工藝。采用一步法自由發(fā)泡工藝,將POP-290(60.0phr),5020(40.0phr),A1(0.1phr),A33(0.6phr),L-5333(1.0phr),蒸餾水(3.0phr)分別和不同擴鏈劑(TEOA,DEOA,GLY均為1.0phr)放入三個塑料杯中,攪拌120s得三種A組分,升溫至25℃。將TDI(28.0phr),MDI(12.0phr)混合配置三份B組分,于烘箱中升溫至25℃且將模具升溫至60℃。將升溫好的三份B組分分別倒入三個裝有A組分的塑料杯中,快速攪拌4s后倒入模具中發(fā)泡,210s后開模取出泡沫制品,輥壓數(shù)次后常溫下熟化72h,得到FRHRPU泡沫塑料,記作制品1,制品2,制品3。
和C—O的不穩(wěn)定中間化合物———氨基甲酸,最終產(chǎn)生CO2。因此,叔胺氮原子對—NCO和水的反應具有催化作用,且DEOA的活性比TEOA高,制品的發(fā)泡時間最短;而GLY只能作為擴鏈劑,沒有催化作用,反應時間最長。制品1和制品2發(fā)泡情況正常,制品3發(fā)泡稍有閉孔。這是因為DEOA和TEOA作為擴鏈劑時,維持交聯(lián)反應和發(fā)泡的平衡,制品正常;而GLY作為擴鏈劑時,加快交聯(lián)反應,反應速率大于發(fā)泡速率,制品呈現(xiàn)閉孔。
性能測試。泡孔孔徑通過偏光顯微鏡觀察;拉伸性能按GB/T6344—2008測定;撕裂強度按GB/T10808—2006測定;壓陷性能按GB/T10807—2006測定;回彈性按GB/T6670—2008測定。
在相同工藝條件下,制品2發(fā)泡時間最短,試樣3最長。這是因為DEOA和TEOA含有氨基或叔胺氮原子。根據(jù)“四元環(huán)反應機理”理論,水與異氰酸酯基(—NCO)反應時,叔胺氮原子上的孤電子對和水分子中的氫原子發(fā)生配位反應,結(jié)果水中的氫原子更顯正電性,而氧原子更顯負電性。氮負原子與被叔胺催化劑活化的水分子中的正氫原子由靜電力相連,而碳正原子與水分子的負氧原子相連,形成穩(wěn)定的四元環(huán)結(jié)構(gòu)并進一步在環(huán)中發(fā)生原子間的電子轉(zhuǎn)移。
擴鏈劑對制品泡孔的影響。在相同的工藝條件下,TEOA作為擴鏈劑時,制品泡孔的孔徑是222.81μm;DEOA作為擴鏈劑時,制品泡孔的孔徑是200.00μm;GLY作為擴鏈劑時,制品泡孔的孔徑為211.67μm。所以,DEOA作為擴鏈劑時制品的泡孔孔徑最小,并且變化不大。加入擴鏈劑GLY時,制品出現(xiàn)閉孔現(xiàn)象,影響制品的力學性能。由文獻[3]可知,能通過改變硅油的用量來控制泡孔孔徑的大小。
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