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不同擴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：2018-3-7 13:58:19 |
不同擴鏈劑對聚氨酯性能的影響實驗步驟：分別以MOCA、DMTDA、BDO為擴鏈劑與PPO按摩爾比12∶9配成B組分，與同一批的預(yù) 聚物[w(—NCO)=13%]反應(yīng)制備RIM聚氨酯彈性體。
不同擴鏈劑對聚氨酯性能的影響實驗可知，由DMTDA制備的彈性體與MOCA制備的彈性體在力學(xué)性能上基本相同，而在反應(yīng)速度上DMTDA則表現(xiàn)出了反應(yīng)活性高的優(yōu)勢，4min內(nèi)即可脫模;MOCA則由于結(jié)構(gòu)中—NH2基鄰位Cl原子的空間位阻效應(yīng)和電子誘導(dǎo)效應(yīng)而導(dǎo)致其活性降低，固化時間長，不適合RIM工藝。
不同擴鏈劑對聚氨酯性能的影響實驗顯示，與胺類擴鏈劑相比，由脂肪族擴鏈劑BDO制備的彈性體則強度較差，這是因為胺類擴鏈劑與二異氰酸酯反應(yīng)生成得脲基的極性比由二醇擴鏈劑得到的氨酯基的極性強，相應(yīng)的剛性鏈段也易聚集在一起形成硬段，從而氫鍵更多，性能更好。
硬段含量對彈性體性能的影響。半預(yù)聚物法制備聚氨酯彈性的過程中，通過調(diào)節(jié)B組分中擴鏈劑、聚醚的配比可制得不同硬段含量的聚氨酯彈性體。以w(—NCO)=13%的L-MDI/PPO預(yù)聚體為A組分，分別同DMTDA/PPO質(zhì)量比為1/8、2/8、3/8、4/8、5/8 的B組分反應(yīng)。
隨著硬段含量增加，彈性體的硬度、拉伸強度、撕裂強度均隨著硬段含量的增加而增加，扯斷伸長率則降低。這歸因于DMTDA中含有苯環(huán)結(jié)構(gòu)及其—NH2與異氰酸酯(—NCO)反應(yīng)生成具有較高內(nèi)聚能和極性的脲基結(jié)構(gòu)。
脲基作為硬段和軟段聚醚具有不相容性，導(dǎo)致聚氨酯結(jié)構(gòu)上發(fā)生微相分離。隨著硬段含量增加極性基團增多，硬段間形成大量氫鍵，分子間作用力增大，微相分離程度提高。
同時，硬段微區(qū)逐漸形成結(jié)晶，并且結(jié)晶度隨硬段含量的增加而逐漸提高[4]。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)，在軟段中起到物理交聯(lián)點的作用，并起增強作用，使彈性體的性能得到提高。
4,4'-亞甲基-雙(3-氯-2,6-二乙基苯胺),固化劑擴鏈劑MCDEA特性與用途
a. 本品與 TDI 預(yù)聚體有著良好地相容、配伍性，所制備的PU制品具有優(yōu)良的物理以及動態(tài)力學(xué)性能，在PU的澆注、噴涂、RIM等工藝技術(shù)方法都可使用；在PU的彈性體、微孔制品、膠粘劑、涂層劑等制品制備中，都有著廣泛地應(yīng)用；
b. 本品也可以用作環(huán)氧樹脂的固化劑以及供制備聚酰亞胺等所用；
c. 由于在MDA中“乙基”基團的引入，使本品的毒性大為減低，如對于大白鼠經(jīng)口中毒值為 LD50＞5000mg/kg
異氰酸酯指數(shù)對彈性體性能的影響。采用同一批L-MDI/PPO[w(—NCO)=13%]為A組分，DMTDA/PPO(質(zhì)量比為3/8)為B組分合成了彈性體，比較了不同異氰酸酯指數(shù)(R)對彈性體性能的影響。R即n(—NCO)與 n(—OH)和n(—NH2)(活性氫)和之比。
當(dāng)R值由0.9增至1.0時，彈性體的硬度增加，扯斷伸長率降低，拉伸強度、撕裂強度明顯增加。這是因為在R小于1.0時，反應(yīng)體系中—OH和—NH2過量，且—NH2活性高，導(dǎo)致部分聚醚未參加反應(yīng)，在體系中起到內(nèi)增塑作用，使制品硬度降低，強度下降。
當(dāng)R值達到1.05時，—OH和—NH2全部反應(yīng)，且過量的 —NCO基團和氨基甲酸酯反應(yīng)生成脲基甲酸酯基，適當(dāng)交聯(lián)，彈性體性能得到進一步提高;而當(dāng) R值達到1.1時，形成過多脲基甲酸酯鍵，交聯(lián)過度，增大了剛性鏈間的距離，妨礙了剛性鏈的氫鍵結(jié)合，使大分子鏈間的聚集作用得到減弱，導(dǎo)致彈性體扯斷伸長率大幅度下降。
催化劑用量對彈性體性能的影響。半預(yù)聚物法制備聚氨酯彈性體時，由于聚醚中—OH/—NCO的反應(yīng)活性遠不如擴鏈劑中的—NH2/—NCO，需添加有機錫類催化劑DBTDL使軟硬段反應(yīng)平衡。表5為催化劑用量對彈性體性能的影響。
當(dāng)催化劑質(zhì)量分數(shù)由0.1%增至0.4%時，彈性體的拉伸強度、扯斷伸長率及 撕裂強度得到了一定程度的提高，這是因為在聚氨酯反應(yīng)中—NCO/—NH2反應(yīng)速度大大快于—NCO/—OH的反應(yīng)速度，硬段反應(yīng)過快會造成硬段過早從軟段中分離出來，從而使彈性體表現(xiàn)出脆性。有機錫類催化劑DBTDL對—NCO/-OH的反應(yīng)有強催化作用，而對—NCO/—NH2的反應(yīng)無明顯催化作用。
添加DBTDL在一定程度上平衡了軟硬段間的反應(yīng)速度，有利于硬段均勻地分散在軟段中，起到物理交聯(lián)點的作用，從而提高了彈性體性能。催化劑質(zhì)量分數(shù)超過0.4%后對性能影響不大，這是因為軟段反應(yīng)速度已達極限。
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固化劑|擴鏈劑|交聯(lián)劑
