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擴(kuò)鏈劑對聚氨酯性能的影響
| 來源：邵君( 先生，國內(nèi)國際部經(jīng)理 ) 發(fā)布時間：2017-2-23 17:31:56 |
本文介紹擴(kuò)鏈劑對聚氨酯性能的影響。
含芳環(huán)的二元醇與脂肪族二元醇擴(kuò)鏈的聚氨酯相比有較好的強(qiáng)度。二元胺擴(kuò)鏈劑能形成脲鍵，脲鍵的極性比氨酯鍵強(qiáng)，因而二元胺擴(kuò)鏈劑對聚氨酯性能的影響更為明顯。有二元胺擴(kuò)鏈的聚氨酯比二元醇擴(kuò)鏈的聚氨酯具有較高的機(jī)械強(qiáng)度、模量、粘附性、耐熱性，并且還有較好的低溫性能。
澆注型聚氨酯彈性體多采用芳香族二胺MOCA作擴(kuò)鏈劑，除固化工藝因素外，就是因?yàn)閿U(kuò)鏈劑對聚氨酯性能的影響非常有利，彈性體具有良好的綜合性能。
聚氨酯的軟段在高溫下短時間不會很快被氧化和發(fā)生降解，但硬段的耐熱性影響聚氨酯的耐溫性能，硬段中可能出現(xiàn)由異氰酸酯反應(yīng)形成的幾種鍵基團(tuán)，其熱穩(wěn)定性順序如下：
異氰脲酸酯＞脲＞氨基甲酸酯＞縮二脲＞脲基甲酸酯
其中最穩(wěn)定的異氰酸酯在270℃左右才開始分解。氨酯鍵的熱穩(wěn)定性隨著鄰近氧原子碳原子上取代基的增加及異氰酸酯反應(yīng)性的增加或立體位阻的增加而降低。并且氨酯鍵兩側(cè)的芳香族或脂肪族基團(tuán)對氨酯鍵的熱分解性也有影響，穩(wěn)定性順序如下：
R-NHCOOR＞Ar-NHCOOR＞R-NHCOOAr＞Ar-NHCOOAr
提高聚氨酯中硬段的含量通常使硬度增加，彈性降低。
聚氨酯的形態(tài)結(jié)構(gòu)。聚氨酯的性能，歸根結(jié)底受大分子鏈形態(tài)結(jié)構(gòu)的影響。特別是聚氨酯彈性體材料，軟段和硬段的相分離對聚氨酯的性能至關(guān)重要，聚氨酯的獨(dú)特的柔韌性和寬范圍的物性可用兩相形態(tài)學(xué)來解釋。聚氨酯材料的性能在很大程序上取決于軟硬段的相結(jié)構(gòu)及微相分離程度。適度的相分離有利于改善聚合物的性能。
從微觀形態(tài)結(jié)構(gòu)看，在聚氨酯中，強(qiáng)極性和剛性的氨基甲酸酯基等基團(tuán)由于內(nèi)聚能大，分子間可以形成氫鍵，聚集在一起形成硬段微相區(qū)，室溫下這些微區(qū)呈玻璃態(tài)次晶或微晶；極性較弱的聚醚鏈段或聚酯等鏈段聚集在一起形成軟段相區(qū)。
軟段和硬段雖然有一定的混容，但硬段相區(qū)與軟段相區(qū)具有熱力學(xué)不相容性質(zhì)，導(dǎo)致產(chǎn)生微觀相分離，并且軟段微區(qū)及硬段微區(qū)表現(xiàn)出各自的玻璃化溫度。軟段相區(qū)主要影響材料的彈性及低溫性能。
4,4'-雙仲丁氨基二苯基甲烷(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。延長的凝膠速度可以改善與基層的粘著性、流動性、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。
硬段之間的鏈段吸引力遠(yuǎn)大于軟段之間的鏈段吸引力，硬相不溶于軟相中，而是分布其中，形成一種不連續(xù)的微相結(jié)構(gòu)，常溫下在軟段中起物理交聯(lián)點(diǎn)的作用，并起增強(qiáng)作用。故硬段對材料的力學(xué)性能，特別是拉伸強(qiáng)度、硬度和抗撕裂強(qiáng)度具有重要影響。
這就是聚氨酯彈性體中即使沒有化學(xué)交聯(lián)，常溫下也能顯示高強(qiáng)度、高彈性的原因。聚氨酯彈性體中能否發(fā)生微相分離、微相分離的程度、硬相在軟相中分布的均勻性都直接影響彈性體的力學(xué)性能。
實(shí)際上，前面提到的軟段、硬段分子結(jié)構(gòu)、分子量等因素也影響聚氨酯的相分離。例如，聚氧化丙烯型聚氨酯由于軟段的極性與硬段相差大，相分離明日為，溶解在軟段中的硬段少，即軟段中的“交聯(lián)點(diǎn)”少，也是強(qiáng)度比聚酯型聚氨酯差的原因之一。
有研究表明，隨著脲基甲酸酯、縮二脲等基團(tuán)的增加，軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的耐疲勞性能下降。
線性聚氨酯（彈性體）的分子量在一定程度內(nèi)對力學(xué)性能有較大的影響，分子量的增加，則聚氨酯材料的拉伸強(qiáng)度、伸長率和硬度增加，而在有機(jī)溶劑中溶解性下降。對高交聯(lián)度的聚氨酯材料，如泡沫塑料、涂料等，分子量并非影響其性能的主要因素。
溫度對聚氨酯分子形態(tài)結(jié)構(gòu)有影響，并影響到材料的性能。聚氨酯的初始反應(yīng)溫度可影響分子結(jié)構(gòu)的規(guī)整性；熱熟化即使反應(yīng)基團(tuán)完全反應(yīng)，又使得基團(tuán)和鏈節(jié)有機(jī)會排列有序；較高溫度反應(yīng)，可使得線性分子鏈形成少量支化和交聯(lián)；而常溫后熟化或低溫放置，可使得聚合物分子鏈間形成氫鍵，并生適度的相分離，有利于性能的提高。
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