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含氨基甲酸酯基團(tuán)擴(kuò)鏈劑
| 來源：邵君( 先生，國內(nèi)國際部經(jīng)理 ) 發(fā)布時間：2018-5-8 20:30:06 |
熱塑性聚氨酯彈性體（TPU）是一類在分子鏈中含有多個氨基甲酸酯基團(tuán)的高分子材料。通常以低聚物多元醇、多異氰酸酯、含氨基甲酸酯基團(tuán)擴(kuò)鏈劑/交聯(lián)劑及少量助劑為原料制得。
從分子結(jié)構(gòu)上看，聚氨酯彈性體是一種嵌段聚合物，一般由低聚物多元醇的柔性長鏈構(gòu)成軟段，以二異氰酸酯和含氨基甲酸酯基團(tuán)擴(kuò)鏈劑構(gòu)成硬段， 硬段和軟段交替排列，形成重復(fù)結(jié)構(gòu)單元。
除含有氨酯基團(tuán)外，聚氨酯分子內(nèi)及分子間可形成氫鍵，軟段和硬段可形成微相區(qū)并產(chǎn)生微觀相分離。生產(chǎn)TPU的含氨基甲酸酯基團(tuán)擴(kuò)鏈劑品種繁多，配方多種多樣，因此在設(shè)計配方時，需根據(jù)性能要求選定原料和相關(guān)參數(shù)。
合成TPU的原料主要有3大類，即低聚物多元醇、二異氰酸酯以及小分子擴(kuò)鏈劑；通常以NCO與OH摩爾比（Ｒ值）與硬段含量作為參數(shù)，并以大 分子二元醇的量為定值來進(jìn)行配方計算。作者就影響TPU性能的相關(guān)因素以及配方設(shè)計過程中需要考慮的因素進(jìn)行了討論。
低聚物多元醇對TPU性能的影響 TPU所用的低聚物多元醇有聚酯多元醇、聚醚多元醇、聚烯烴多元醇等品種。
在TPU中大分子二醇的質(zhì)量分?jǐn)?shù)通常約為50%～80%，因此對其性能 的影響較大。需要考慮多元醇的主要指標(biāo)有羥值、酸值、色度、粘度、水分、相對分子質(zhì)量及其分布 以及與異氰酸酯的反應(yīng)活性等。
需要特別說明的是多元醇分子鏈的規(guī)整度對TPU的物理性能有很大影響，如果多元醇是均一且無取代基，則有利于大分子二醇的聚集，因而具有較高的物理性能；反之，則有利于形成無定型的TPU，從而導(dǎo)致合成的TPU具有較低的物理性能。因此在生產(chǎn)研究過程中考慮大分子二元醇的品質(zhì)是十分必要的。
低聚物多元醇種類。低聚物鏈段結(jié)構(gòu)的規(guī)整性對軟段分子鏈段排列、低聚物本身結(jié)晶性及制得的TPU性能有很大影響。
理化指標(biāo)：2,2-二羥甲基丙酸(擴(kuò)鏈劑親水劑DMPA)是一種無味，白色結(jié)晶，易溶于水、甲醇、二甲基甲酰胺等，難溶于丙酮、苯、甲苯等。。新戊基結(jié)構(gòu)使它有良好的耐熱性、耐水性和顏色穩(wěn)定性，它既具有醇的性質(zhì)，又具有羥酸化合物的性質(zhì)結(jié)構(gòu)又賦予它一些特殊用途。
2,2-二羥甲基丙酸(擴(kuò)鏈劑親水劑DMPA)用途：DMPA是一種既有羥基又有羧基基團(tuán)， 多功能受阻的二元醇分子，自由酸基團(tuán)在與堿中和后，能積極提高樹脂的水溶性或分散性能；引入極性基團(tuán)，改進(jìn)涂料的附著力和合成纖維的染色性能；增加鍍膜的堿溶性。DMPA是一種多用途的有機(jī)原料。本產(chǎn)品在水性聚氨酯制造中既是擴(kuò)鏈劑，又能使聚氨酯獲得自乳化性能，可制成穩(wěn)定性優(yōu)良的自乳化性水性聚氨酯；還用于制備聚氨酯水乳液型皮革涂飾劑，是傳統(tǒng)的水乳性聚丙烯酸酯皮革涂飾劑的升級換代產(chǎn)品；用作改進(jìn)聚酯樹脂的添加剤；用作制造光敏樹脂和液晶的原料；用于環(huán)氧酯涂料、聚氨酯彈性體及粉末涂料；用于制造磁性記錄材料及其粘合劑，以生產(chǎn)錄音磁帶、錄像磁帶、計算機(jī)磁帶、數(shù)據(jù)記錄磁帶和磁卡等。
聚酯多元醇分子中含有較多的極性酯基，可形成較強(qiáng)的分子內(nèi)氫鍵，因而聚酯型TPU具有較高的強(qiáng)度、耐磨及耐油性能；聚酯鏈段易受水分子的侵襲發(fā)生斷裂，且水解生成的酸又能催化聚酯鏈段的進(jìn)一步水解，因而其耐水解能力比聚醚型TPU差。
聚醚多元醇中醚鍵氧原子相鄰的碳原子容易被空氣氧化，也容易受紫外線的攻擊，因而聚醚型的TPU具有較低的熱穩(wěn)定性和抗光氧化性；醚鍵不易水解且較為柔順，所以制得的TPU具有較好的水解穩(wěn)定性、耐候性、低溫柔順性和耐霉菌性等性能。
用聚烯烴類多元醇合成的TPU具有優(yōu)異的耐水解性、電絕緣性、低溫柔性、氣密及水密性能。低官能度的聚丙烯酸酯多元醇制得的TPU具有良好的耐水和耐紫外光性能。
精制蓖麻油是一種含烯鍵的植物油多元醇，制得的TPU耐水解、但強(qiáng)度不高。不同的大分子二醇對TPU性能具有不同的影響，所以在選擇大分子二元醇時，應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品的使用要求選擇適合種類的大分子二醇。
低聚物多元醇相對分子質(zhì)量。在確定低聚物多元醇種類的情況下，還需要了解低聚物多元醇相對分子質(zhì)量對TPU性能影響。在原料配比一定的情況下，改變低聚物多元醇相對分子質(zhì)量對TPU的性能有較大影響。
隨軟段相對分子質(zhì)量的增加，軟段比例增加，硬度、彈性模量降低，彈性增加。所以在選擇大分子二元醇時，應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品的使用要求選擇適合相對分子質(zhì)量的低聚物二元醇。
熱塑性聚氨酯彈性體又稱熱塑性聚氨酯橡膠，簡稱TPU，是一種(AB)n型嵌段線性聚合物，A為高分子量(1000~6000)的聚酯或聚醚，B為含2~12直鏈碳原子的二醇，AB鏈段間化學(xué)結(jié)構(gòu)是二異氰酸酯。熱塑性聚氨酯橡膠靠分子間氫鍵交聯(lián)或大分子鏈間輕度交聯(lián)，隨著溫度的升高或降低，這兩種交聯(lián)結(jié)構(gòu)具有可逆性。
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