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水性聚氨酯材料擴(kuò)鏈劑
| 來源：邵君( 先生，國內(nèi)國際部經(jīng)理 ) 發(fā)布時間：2017-8-26 10:32:16 |
本文介紹水性聚氨酯材料擴(kuò)鏈劑。
水性聚氨酯是近年來得到廣泛關(guān)注的環(huán)境友好的綠色納米材料，由于聚氨酯材料的耐化學(xué)品性、彈性、耐候性好，可用于涂料、膠粘劑等領(lǐng)域。聚氨酯(PU)是嵌段聚合物，水性聚氨酯材料擴(kuò)鏈劑對PU的結(jié)構(gòu)性能影響很大。水性聚氨酯材料擴(kuò)鏈劑對聚氨酯彈性體、聚氨酯泡沫塑料的影響均有所報道。
分別采用三乙醇胺（TEOA）、二乙醇胺（DEOA）和甘油（GLY）三種擴(kuò)鏈劑制備阻燃高回彈聚氨酯（FRHRPU）泡沫塑料。探討了TEOA，DEOA，GLY對FRHRPU泡沫塑料反應(yīng)活性、泡孔結(jié)構(gòu)及制品力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明：以DEOA為擴(kuò)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(xué)性能優(yōu)于其他兩種擴(kuò)鏈劑制備的FRHRPU。DEOA可廣泛應(yīng)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(yīng)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(jī)、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(xué)性能稍差，所以，在合成聚氨酯泡沫制品時多使用擴(kuò)鏈劑來提高其力學(xué)性能。擴(kuò)鏈劑大多是一些含有多官能團(tuán)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(kuò)鏈劑有利于提高聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、硬度、拉伸強(qiáng)度和撕裂強(qiáng)度。
4,4’-雙仲丁氨基二苯基甲烷(Unilink4200,MDBA)優(yōu)點:
液體,安全易操作
釜中壽命長
毒性低-艾姆斯試驗為陰性
流動性和附著性提高
濕度靈敏性低
可用于MDI預(yù)聚物的熟化
與多種多元醇共熟化劑和其他聚氨酯化學(xué)原料兼容
可用于室溫熟化
硬泡: 增強(qiáng)壓縮強(qiáng)度尺寸穩(wěn)定性,降低易脆性,閉孔率高,導(dǎo)熱系數(shù)低
TDI軟泡: 低密度,高強(qiáng)度,高承載性
MDI軟泡:低密度,低硬度,強(qiáng)度增強(qiáng)
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(kuò)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(yīng)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(kuò)鏈劑，沒有催化作用，反應(yīng)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(kuò)鏈劑時，維持交聯(lián)反應(yīng)和發(fā)泡的平衡，制品正常；而GLY作為擴(kuò)鏈劑時，加快交聯(lián)反應(yīng)，反應(yīng)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(qiáng)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(yīng)機(jī)理”理論，水與異氰酸酯基（—NCO）反應(yīng)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(yīng)，結(jié)果水中的氫原子更顯正電性，而氧原子更顯負(fù)電性。氮負(fù)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(fù)氧原子相連，形成穩(wěn)定的四元環(huán)結(jié)構(gòu)并進(jìn)一步在環(huán)中發(fā)生原子間的電子轉(zhuǎn)移。
擴(kuò)鏈劑對制品泡孔的影響。在相同的工藝條件下，TEOA作為擴(kuò)鏈劑時，制品泡孔的孔徑是222.81μm；DEOA作為擴(kuò)鏈劑時，制品泡孔的孔徑是200.00μm；GLY作為擴(kuò)鏈劑時，制品泡孔的孔徑為211.67μm。
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