本文介紹了近年來(lái)聚氨酯彈性體耐熱性方面的研究進(jìn)展，討論了低聚物多元醇、異氰酸酯、催化劑、交聯(lián)劑、擴(kuò)鏈劑對(duì)彈性體耐熱性的影響。

有機(jī)雜環(huán)引入、產(chǎn)生交聯(lián)結(jié)構(gòu)、加入無(wú)機(jī)填料、與納米材料復(fù)合等對(duì)彈性體耐熱性能有明顯改善，可以使彈性體材料在較高的溫度下具有優(yōu)異的機(jī)械性能。

聚氨酯彈性體是以二異氰酸酯和低聚物多元醇為基本原料聚合而成的高分子材料，具有機(jī)械性能好、耐磨耗、耐油、耐撕裂、耐化學(xué)腐蝕、耐射線輻射、粘接性好等優(yōu)異性能，但其使用溫度一般不超過(guò)80℃，100℃以上材料會(huì)軟化變形，機(jī)械性能明顯減弱，短期使用溫度不超過(guò)120℃，嚴(yán)重限制了其廣泛應(yīng)用。

因此，許多研究機(jī)構(gòu)及學(xué)者對(duì)聚氨酯彈性體耐熱形變性能進(jìn)行了研究，并制備了許多耐熱性能 優(yōu)良的材料，使其在較高的溫度下具有較好的機(jī)械性能。但是聚氨酯彈性體結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，影響其 耐熱形變因素很多。

低聚物多元醇、異氰酸酯、催化劑、聚合工藝條件、引入分子內(nèi)基團(tuán)、擴(kuò)鏈劑對(duì)彈性體耐熱性的影響分析。

原料對(duì)聚氨酯彈性體耐熱性影響。聚氨酯彈性體由軟段(低聚物多元醇，主要分為聚酯型、聚醚型和聚烯烴型多元醇等)和硬段(二異氰酸酯和擴(kuò)鏈劑)組成。

擴(kuò)鏈劑對(duì)彈性體耐熱性的影響與其剛性有關(guān)。一般來(lái)說(shuō)，剛性鏈段含量越高，彈性體耐熱性就越好。

低聚物多元醇的相對(duì)分子質(zhì)量是多分散的，而多異氰酸酯往往是多種異構(gòu)體的混合物，異構(gòu)體的存在會(huì)破壞硬段的規(guī)整性，使得彈性體的耐熱性降低。嚴(yán)格控制原料的純度，降低縮二脲和脲基甲酸酯等熱穩(wěn)定性差的基團(tuán)的摩爾分?jǐn)?shù)，可以提高彈性體耐熱性。

低聚物多元醇。不同結(jié)構(gòu)的低聚物多元醇與相同異氰酸酯反應(yīng)生成的氨基甲酸酯，其熱分解溫度相差很大，伯醇最高，叔醇最低，這是由于靠近叔碳原子和季碳原子的鍵最容易斷裂的緣故。由于酯基的熱穩(wěn)定性比較好，而醚基的α2碳原子上的氫容易被氧化，所以聚 酯型聚氨酯耐熱性能比聚醚型聚氨酯好。

由聚酯所制備的聚氨酯，聚酯類型的不同對(duì)熱性能幾乎沒(méi)有太大的影響。對(duì)于聚醚型聚氨酯，聚醚的類型對(duì)其耐熱性能有一定的影響，如由甲苯二異氰酸酯(TDI)、3，3′2二氯24，4′二苯基甲烷二胺(MOCA)分別與聚氧化丙烯二醇和聚四氫呋喃醚二醇(PTMG)所制備的聚氨酯，放入121℃環(huán)境下老化7天后，二者的拉伸強(qiáng)度存在明顯差別，前者室溫下拉伸強(qiáng)度 保留率為44%，而后者保留率為60%。



4,4'-雙仲丁氨基三苯基甲烷(MDBA)

聚脲

降低凝膠反應(yīng)速度,使得用噴涂澆鑄技術(shù)生產(chǎn)這種高硬度聚合物成為可能。延長(zhǎng)的凝膠速度可以改善與基層的粘著性、流動(dòng)性、涂層之間的結(jié)合及表面質(zhì)量。使用4,4’-雙仲丁氨基二苯基甲烷-MDBA作為熟化劑,可顯著提高聚合物的抗沖擊性能低溫性能。


低聚物多元醇相對(duì)分子質(zhì)量或分子鏈長(zhǎng)對(duì)聚氨酯熱降解的特征分解溫度沒(méi)有明顯的影響。劉涼冰研究了聚酯型和聚醚型聚氨酯的降解機(jī)理，并分析了影響其耐熱性的因素，得出聚酯型聚氨酯彈性體耐熱性能優(yōu)于聚醚型的結(jié)論。

異氰酸酯。硬段是影響聚氨酯彈性體耐熱性能的主要結(jié)構(gòu)因素。硬段的剛性、規(guī)整性、對(duì)稱性越好，其彈性體的熱穩(wěn)定性亦越高。硬段質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加，形成較多的硬段有序結(jié)構(gòu)和次晶結(jié)構(gòu)，使兩相發(fā)生逆轉(zhuǎn)，硬段相成為連續(xù)相，軟段分散在硬段相中，從而提高了高溫下彈性體的拉伸強(qiáng)度和耐熱性。

從分子結(jié)構(gòu)上看，二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)與TDI分子結(jié)構(gòu)類似，均含有NCO基和苯環(huán)結(jié)構(gòu)，但是由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔性、剛性、規(guī)整度和對(duì)稱性較弱，導(dǎo)致其彈性體的微相分離程度不夠，制得的彈性體熱穩(wěn)定性均一般。

一般情況下，異氰酸酯純度越高，異構(gòu)體越少，生成的聚氨酯彈性體規(guī)整度、對(duì)稱性越高，耐熱性越好。

結(jié)構(gòu)規(guī)整的異氰酸酯形成的硬鏈段極易聚集，提高了微相分離程度，硬段間的極性基團(tuán)產(chǎn)生氫鍵，形成硬段相的結(jié)晶區(qū)，使整個(gè)結(jié)構(gòu)具有較高的熔點(diǎn)。

文章版權(quán)：張家港雅瑞化工有限公司

4,4'-雙仲丁氨基三苯基甲烷(MDBA)  http://www.mctechserv.com