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聚氨基甲酸酯彈性體擴(kuò)鏈劑
| 來(lái)源：邵君( 先生，國(guó)內(nèi)國(guó)際部經(jīng)理 ) 發(fā)布時(shí)間：2017-4-10 17:10:49 |
聚氨酯彈性體(TPU)又稱聚氨基甲酸酯彈性體，是一種主鏈上含有較多氨基甲酸酯基團(tuán)的高分子合成材料，一般由聚醚、聚酯和聚烯烴等大分子多元醇，與多異氰酸酯及二醇或二胺類聚氨基甲酸酯彈性體擴(kuò)鏈劑逐步加成聚合而成。
聚氨基甲酸酯彈性體擴(kuò)鏈劑合成的聚氨酯，其結(jié)構(gòu)包含以氨基甲酸酯鍵相連的硬段和軟段。軟段為分散相大分子二醇，在聚氨酯中占有80%~90%的質(zhì)量比例，分子量一般在1000~2000，它賦予材料易于被拉伸和回縮的特性。硬段為異氰酸酯，含有多種極性基團(tuán)，具有結(jié)晶性，所占的質(zhì)量比為10%~20%，它使纖維具有很好的回彈性和強(qiáng)度。
聚氨基甲酸酯彈性體擴(kuò)鏈劑合成的聚氨酯，若干相鄰的硬段以分子間相互作用力結(jié)合在一起，緊緊地聚集成簇或者形成縛結(jié)點(diǎn)區(qū)域，這樣就形成了不連續(xù)的相，分散在軟段中，這種現(xiàn)象就是微相分離。正是這種軟、硬段的共存體系導(dǎo)致聚氨酯彈性體成為一種介于橡膠與塑料之間的彈性材料，既具有橡膠的高彈性，又具有塑料的高強(qiáng)度，它的伸長(zhǎng)率大，硬度范圍廣，因此被廣泛應(yīng)用。
聚氨酯原料的種類和聚合物中特性基團(tuán)的繁多，使聚氨酯的物理結(jié)構(gòu)極其復(fù)雜。通過(guò)調(diào)節(jié)原料的種類和配比可以制成不同性能的產(chǎn)物。從原料上來(lái)看，硬段含量和聚酯或聚醚構(gòu)成的軟段組分的性質(zhì)及分子量組成很大程度上決定了聚氨酯的性能。改變分子中軟段的組成可以改變軟段和硬段之間的相容性，進(jìn)而改變材料的性能。因此，確定最佳硬段含量和合適的軟段結(jié)構(gòu)非常重要。
采用本體聚合和溶液聚合兩種方法，合成了一系列用聚乙二酸丁二醇酯二醇作為軟段的聚氨酯彈性體。研究了硬段含量和聚醚添加量對(duì)聚氨酯彈性體綜合性能的影響。
利用紅外光譜、熱分析、力學(xué)性能測(cè)試、記憶回彈性能和耐水解老化實(shí)驗(yàn)等測(cè)試手段對(duì)樣品進(jìn)行了表征與分析。
4,4'-雙仲丁氨基二苯基甲烷(MDBA)產(chǎn)品用途
4,4’-雙仲丁氨基二苯基甲烷-MDBA可應(yīng)用于硬泡、軟泡、涂料、膠粘劑、密封劑、彈性體、典型的使用量為多元醇的1-5%。4,4’-雙仲丁氨基二苯基甲烷-MDBA還可應(yīng)用于噴涂聚脲、及多種用于金屬和混凝土修補(bǔ)的化合物。
軟泡：大塊泡沫 - 在標(biāo)準(zhǔn)的TDI和高回彈泡沫組合料中,加入3-5php的4,4’-雙仲丁氨基二苯基甲烷-MDBA可以提高泡沫的拉伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度和承載性能,在多數(shù)情況下,這些優(yōu)點(diǎn)在降低泡沫密度得以實(shí)現(xiàn)在聚酯泡沫中,同樣比例的4,4’-雙仲丁氨基二苯基甲烷-MDBA可以顯著提高撕裂強(qiáng)度和承載性能,而不影響泡沫的其他性能。冷模塑泡沫 - 在商業(yè)應(yīng)用中已經(jīng)證實(shí),加入1-2php的4,4’-雙仲丁氨基二苯基甲烷-MDBA 可降低密度、軟化泡沫,從而使泡沫性能得以優(yōu)化。還可以增強(qiáng)拉伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度和延伸率,縮短脫模時(shí)間。
硬泡：聚氨酯硬泡 – 在有水或無(wú)水硬泡體系中使用3-5php的4,4’-雙仲丁氨基二苯基甲烷-MDBA, 可明顯提高泡沫的壓縮強(qiáng)度及尺寸穩(wěn)定性,同時(shí)降低易脆性,提高閉孔率,降低導(dǎo)熱系數(shù)。聚異氰脲酸酯硬泡 - - 在系統(tǒng)中加入5php的4,4’-雙仲丁氨基二苯基甲烷-MDBA可以提高壓縮強(qiáng)度100%,在高比例水發(fā)泡或全水發(fā)泡中,尺寸穩(wěn)定性顯著改善。
涂料/膠粘劑/密封劑/彈性體：涂料 - - 4,4’-雙仲丁氨基二苯基甲烷-MDBA可用于TDI和MDI的涂料的室溫熟化.配合適當(dāng)?shù)拇呋瘎┕彩旎瘎?可以生產(chǎn)用于噴涂、澆鑄法的組合料系統(tǒng)。用4,4’-雙仲丁氨基二苯基甲烷-MDBA作熟化劑的配方,可以提高粘著性和表面質(zhì)量。
膠粘劑 - 4,4’-雙仲丁氨基二苯基甲烷-MDBA使得基層更好地潤(rùn)濕,熟化后的聚合物與涂敷的表面更好地粘著。硬彈性體- - 4,4’-雙仲丁氨基二苯基甲烷-MDBA可用于MDI半預(yù)聚物的熟化,以生產(chǎn)一系列硬度高的彈性體。
軟彈性體 – 使用4,4’-雙仲丁氨基二苯基甲烷-MDBA 作熟化劑可以延長(zhǎng)釜中壽命,從而生產(chǎn)用作工業(yè)密封材料的軟彈性體。
結(jié)果表明:硬段質(zhì)量含量為31%~35%時(shí)，材料的力學(xué)性能較優(yōu)，形狀回復(fù)率可以達(dá)到75%~85%;軟段中聚醚添加量在4%~5%(占軟段的質(zhì)量分?jǐn)?shù))時(shí)，彈性體具有較好的力學(xué)性能和耐水解性能。
本文分別采用聚己二酸丁二醇酯(PBA)、二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)為主要原料，1，4丁二醇(BDO)擴(kuò)鏈，并在軟段中添加少量聚醚聚四氫呋喃二醇(PTMG)進(jìn)行改性，重點(diǎn)研究了硬段和聚醚添加量對(duì)聚氨酯彈性體性能的影響。通過(guò)紅外光譜、力學(xué)性能、耐水解老化和彈性回復(fù)性能的測(cè)試，確定了最佳的硬段含量和軟段中最佳的聚醚添加量，這對(duì)聚氨酯彈性體的研究具有一定的借鑒指導(dǎo)意義。
實(shí)驗(yàn)原料。MDI:聚合級(jí)，數(shù)均分子量1000，聚合級(jí)，使用前經(jīng)100攝氏度抽真空干燥2h;PBA:數(shù)均分子量2000，使用前經(jīng)100!抽真空除水12h;N，N二甲基甲酰胺(DMF)，分析純，使用前先加入氫化鈣，在60攝氏度下加熱回流2h，放置過(guò)夜后，再減壓蒸餾，收集70~90攝氏度的餾分;BDO:使用前需真空除水2~3h。
傅里葉變換紅外光譜:Paragon1000型紅外光譜儀，掃描次數(shù)為16次，光譜范圍為1000~3500cm-1。原子力顯微鏡:Nanoscope?a多模式掃描探針顯微鏡，敲擊模式，掃描面為樣品的表面。廣角X射線衍射:RigakuD/Max2000X射線衍射儀，工作電壓為40kV，電流為20mA，銅靶射線源(CuKa，=0.154nm)，掃描速率為5#/min，掃描范圍為2#~50#。拉伸性能測(cè)試:Instron4465型電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)，GB/T528-1998標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)定拉伸速率為500mm/min，材料制成啞鈴形拉伸試樣，長(zhǎng)20mm，寬4mm，厚1~2mm，數(shù)據(jù)取5次測(cè)試的平均值?；貜?fù)形變性能:用帶有溫度控制室的Instron4465型電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)測(cè)定。
操作步驟如下:在70攝氏度(Tg+20)的溫度下，以10mm/min的拉伸速率拉伸樣條至100%形變(2L0)，保持5min;將溫度降至20攝氏度(Tg-20)后卸除夾頭，樣條自行收縮30min，記錄樣條長(zhǎng)度L1;再次升溫至70攝氏度，并且保持10min，再次冷卻至20攝氏度，記錄樣條長(zhǎng)度L2。
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