含氟聚氨酯新材料擴鏈劑
以2,2-雙(4-羥基苯基)六氟丙烷(全氟雙酚A)為原料合成了2,2-雙[4-(4-氨基苯氧基)苯基]六氟丙烷(BAPF6P),以此二元胺為含氟聚氨酯新材料擴鏈劑制備了一系列不同硬段含量的含氟聚氨酯彈性體(FPUE)。
含氟聚氨酯新材料擴鏈劑實驗中,通過FTIR、TG、EA、WAXD、1H-NMR、DMA分析及拉伸,對BAPF6P和由其制備的FPUE的結(jié)構(gòu)和性能進行了研究。
含氟聚氨酯新材料擴鏈劑(BAPF6P)所得產(chǎn)物BAPF6P的結(jié)構(gòu)與預(yù)期設(shè)計相符;由于FPUE的硬段間的強氫鍵作用和偶極效應(yīng),使得微區(qū)中部分鏈段排列有序形成微晶結(jié)構(gòu);隨著硬段含量的提高,Tg逐漸升高,F(xiàn)PUE的耐寒性能逐漸降低,而耐熱氧化性逐漸提高;FPUE的熱分解溫度在200℃以上,具有良好的耐熱性能及優(yōu)異的力學(xué)性能,BAPF6P是一個好的含氟聚氨酯新材料擴鏈劑。
從分子結(jié)構(gòu)上看,聚氨酯彈性體是一種嵌段聚合物,一般由低聚物多元醇柔性長鏈構(gòu)成軟段,以二異氰酸酯及擴鏈劑構(gòu)成硬段,硬段和軟段交替排列,形成重復(fù)結(jié)構(gòu)單元。除含有氨酯基團外,聚氨酯分子內(nèi)及分子間可形成氫鍵,軟段和硬段可形成微相區(qū)并產(chǎn)生微觀相分離。這些結(jié)構(gòu)特點使得聚氨酯彈性體具有優(yōu)異的耐磨性和韌性,以“耐磨橡膠”著稱。
普通聚酯型和聚四氫呋喃醚型彈性體的性能區(qū)別。聚酯分子中含有較多的極性酯基(-COO-),可形成效強的分子內(nèi)氫鍵,因而聚酯型聚氨酯具有較高的強度、耐磨及耐油性能。
聚醚多元醇制得的彈性體具有較好的水解穩(wěn)定性、耐候性,低溫柔順性和耐霉菌性等性能。
一步法工藝:指將低聚物多元醇、二異氰酸酯、擴鏈劑和催化劑等同時混合后直接注入模具中,在一定溫度下 固化成型的方法。特點:此法生產(chǎn)效率高,因無需制備預(yù)聚體而節(jié)省能量,生產(chǎn)成本較預(yù)聚體法低,可用小型澆注機生產(chǎn)。但反應(yīng)較難控制,所得彈性體分子結(jié)構(gòu)不規(guī)整,力學(xué)性能不如預(yù)聚體法好,故常用于制造低硬度、低模量的制品如印刷膠輥、小型工業(yè)實心輪胎、壓力傳動輪等。
預(yù)聚體法:首先將低聚物多元醇與二異氰酸酯進行預(yù)聚反應(yīng),生成端NCO基的聚氨酯預(yù)聚物,澆注時再將預(yù)聚物與擴鏈劑反應(yīng),制備聚氨酯彈性體的方法,稱之為預(yù)聚體法。特點:采用預(yù)聚體法制備聚氨酯彈性體,反應(yīng)分兩步進行,由于采取了預(yù)聚步驟,在進行擴鏈反應(yīng)時放熱低,易于控制,制得的聚氨酯分子鏈段排列比較規(guī)整,制品具有良好的力學(xué)性能,重復(fù)性也較好。
聚四亞甲基醚二醇雙對氨基苯甲酸酯,P1000類產(chǎn)品與美國的740M結(jié)構(gòu)相類似,屬于同系列化合物,740M已被美國FDA批準可用于食品藥品接觸場合,P-1000亦應(yīng)為無毒產(chǎn)品,使用時不會對工作場所和周圍人群造成威脅。
聚四亞甲基醚二醇雙對氨基苯甲酸酯(P1000)性能及用途:
聚四亞甲基醚二醇雙對氨基苯甲酸酯,P1000為液體,因此可在室溫下與預(yù)聚體混合,澆注和硫化,它可作為TDI和MDI體系的擴鏈劑,也可作為環(huán)氧樹脂固化體系的柔性改性劑。應(yīng)用領(lǐng)域包括澆注、涂料、黏合劑、密封劑和噴涂體系,由于它的易加工性,決定了它特別適用于現(xiàn)場加工。XYLINK P-1000的室溫硫化體系與MDI/二醇熱硫化體系相比,不僅操作工藝簡單,而且性能優(yōu)于后者。另外在室溫下硫化所得到的彈性體的收縮率低,這也是該擴鏈劑的一大特點。
半預(yù)聚物法與預(yù)聚體法的區(qū)別是將部分聚酯多元醇或聚醚多元醇跟擴鏈劑、催化劑等以混合物的形式添加到預(yù)聚物中。特點是: ①預(yù)聚體組分粘度低,可以調(diào)節(jié)到與固化劑混合組分的粘度相近, ②配比也相近(即混合質(zhì)量比可為1:1),這不但提高了混合的均勻性,而且也改善了彈性體的某些性能。
影響聚氨酯彈性體性能的主要工藝因素
(1)擴鏈系數(shù):大量實踐表明MOCA的擴鏈系數(shù)以0.85~0.95范圍為宜;
(2)合成方法:一般來說,由預(yù)聚物法制得的彈性體性能最好,一步法最差;
(3)混合溫度及固化溫度:適當(dāng)提高熟化反應(yīng)溫度有利于提高制品的力學(xué)性能,但提高預(yù)聚體與擴鏈/交聯(lián)劑的混合溫度,會使凝膠和凝固期縮短,有時來不及澆注和使攪拌帶入的氣泡逸出;而且當(dāng)溫度高于120℃ 時,往往又會使彈性體性能下降;
(4)熟化時間的影響;
(5)預(yù)聚體的貯存:由于預(yù)聚體中含有活性較大的NCO基團,一般須在氮氣的密封桶貯存;
(6)注模時的環(huán)境。
CPU性能特點
①以液體原料澆注或注射到制品模具中反應(yīng)而固化成型,可以直接制得很厚的體積大的聚氨酯橡膠制品及形狀復(fù)雜的制品;
②制得的制品綜合性能好;
③可以調(diào)節(jié)原料的配方組成及用量,獲得不同硬度的制品,性能的可變范圍大;
④對于簡單的手工澆注,設(shè)備投資小,加工方便;
⑤可制造小批量的或單件的制品原型,靈活性好。
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