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混煉型聚氨酯彈性體(MPU)擴(kuò)鏈劑
| 來(lái)源：邵君( 先生，國(guó)內(nèi)國(guó)際部經(jīng)理 ) 發(fā)布時(shí)間：2018-4-28 15:45:37 |
混煉型聚氨酯彈性體(MPU)的合成方法一般分為預(yù)聚物法和半預(yù)聚物法。半預(yù)聚物法是介于預(yù)聚物法和一步法之間的一種加工方法。將預(yù)聚物中的一部分聚合多元醇轉(zhuǎn)移到擴(kuò)鏈體系中去，與混煉型聚氨酯彈性體(MPU)擴(kuò)鏈劑組成另一組分。
這一點(diǎn)與預(yù)聚物法是相似的。唯一不同的是這種預(yù)聚物的游離異氰酸酯含量較高，一般為12%～15%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))。另一組分則由混煉型聚氨酯彈性體(MPU)擴(kuò)鏈劑及補(bǔ)加聚合多元醇組成。由于半預(yù)聚物法粘度較低，與混煉型聚氨酯彈性體(MPU)擴(kuò)鏈劑擴(kuò)鏈體系粘度相接近，其用量也大體相當(dāng)，所以有利于混合均勻。
更可貴的是混煉型聚氨酯彈性體(MPU)擴(kuò)鏈劑得到的彈性體性能佳、粘度低、易計(jì)量、易混合等特點(diǎn)正是RIM技術(shù)所需要的。因此將它與RIM技術(shù)相結(jié)合用于聚氨酯彈性體的制造中，將有著廣闊的前景。
本實(shí)驗(yàn)以L-MDI/PPO/DMTDA為原料，通過(guò)半預(yù)聚物法制備了RIM聚氨酯彈性體，并研究了影響彈性體性能的因素。
實(shí)驗(yàn)原料：液化4，4′-二苯基甲烷二異氰酸酯(L-MDI):w(—NCO)=29.5%，官能度f(wàn)=2.1;高活性聚氧化丙烯三醇(PPO):Mn=5000;3，5-二甲硫基甲苯二胺(DMTDA);3， 3′-二氯-4，4′-二苯基甲烷二胺(MOCA);1，4-丁二醇(BDO);二月桂酸二丁基錫(DBTDL)。
聚氨酯彈性體的制備1.2.1 A組分的合成 將聚醚多元醇加入三口燒瓶中，于110～120℃、0.09MPa的真空度下脫水2h，然后降溫至60℃，將其滴加到計(jì)量的MDI燒瓶中，緩慢升溫 至(80±2)℃，保溫反應(yīng)2h，脫泡后降溫密封保存得到預(yù)聚物。
外觀:白色粉末
鐵(PPM)≤5
羥基含量%≥99
鈉(PPM)≤10
羥值,mgKOH.g-1:728~782
鉀(PPM)≤100
熔點(diǎn)°C≥108°C
磷(PPM)≤10
色度(PT-CO)≤150#
硅(PPM)≤1
水份%≤0.3
硫酸根離子(PPM)≤10
灰分%≤0.03
殘醛%≤0.03
酸值mgKOH/g:374.3-378.2
丙酮-三乙胺溶解試驗(yàn):澄澈透明
2,2-二羥甲基丁酸(擴(kuò)鏈劑親水劑DMBA)用途：DMBA是帶有兩個(gè)活性的羥甲基團(tuán)的新戊基羧酸，因此可以被用作合成水性高分子體系，可廣泛用于水溶性聚氨酯、聚酯、環(huán)氧樹(shù)脂等方面。DMBA在不同溶劑中具有比DMPA更好的溶解性能，因此可以使工作效率得到很大的改善。
DMBA被視為水性聚氨酯用新一代綠色環(huán)保型擴(kuò)鏈劑和內(nèi)乳化劑，生產(chǎn)水性聚氨酯膠黏劑，無(wú)需使用有機(jī)溶劑，有機(jī)殘留物為零。不存在使用DMPA熔點(diǎn)高、溶解慢、反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)、能耗高、產(chǎn)品性能差、需要加入有機(jī)溶劑、溶劑殘留量大等問(wèn)題。還可用于水性環(huán)氧樹(shù)脂、聚酯等膠黏劑的制造。目前水性聚氨酯、水性樹(shù)脂、水性膠粘劑、水性涂料等水性產(chǎn)品多用途改性助劑(親水?dāng)U鏈劑)，作為單體，改性過(guò)程中，二羥甲基丁酸(DMBA)無(wú)需添加任何有機(jī)溶劑(以水代替)，生產(chǎn)工藝更加簡(jiǎn)單，性能穩(wěn)定，.其中二羥甲基丙酸(DMPA)以優(yōu)越的性價(jià)比使得其在水性領(lǐng)域應(yīng)用較為普遍！
B組分的制備。將計(jì)量的聚醚多元醇、擴(kuò)鏈劑按一定比例稱量、混合并加熱到110～120℃，真空脫水2h后加入催化劑，攪拌均勻，待用。1.2.3 試樣的制備 于自改造實(shí)驗(yàn)RIM機(jī)上對(duì)A、B組分預(yù)熱并抽真空，脫泡1h后充模得到試片，模具溫度為90℃，試片脫模后置于100℃烘箱中熟化6h，室溫放置1周后進(jìn)行測(cè)試。
性能測(cè)試：硬度:采用LX-A硬度計(jì)，按GB/T531—1999進(jìn)行測(cè)試;拉伸強(qiáng)度、扯斷伸長(zhǎng)率:采用CMT-4504電子萬(wàn)能實(shí)驗(yàn)機(jī)，按GB/T528—1998進(jìn)行測(cè)試;撕裂強(qiáng)度:按GB/T529—1999進(jìn)行測(cè)試;粘度:采用NXS-11型粘度計(jì)， 按GB/T2794—1995進(jìn)行測(cè)試。
合成方法對(duì)彈性體性能的影響 以PPO、L-MDI、DMTDA為原料分別采用一步法、預(yù)聚物法[w(—NCO)=6.3%]和半預(yù)聚物法[w(—NCO)=13%]合成了聚氨酯彈性體。
由預(yù)聚物法制備聚氨酯彈性體力學(xué)性能最好，半預(yù)聚物法次之，一步法最差。采用預(yù)聚物法時(shí)，聚合初期全部的聚醚多元醇與異氰酸酯先發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)比較完全，加入擴(kuò)鏈劑組分時(shí)，只有擴(kuò)鏈劑與預(yù)聚體中的—NCO基團(tuán)反應(yīng)，產(chǎn)物結(jié)構(gòu)規(guī)整。而采用半預(yù)聚物法時(shí)，一方面A組分中—NCO含量較高，同時(shí)B組分中除擴(kuò)鏈劑外還有部分未反應(yīng)的聚醚多元醇，兩者反應(yīng)活性不同，反應(yīng)速度差別較大，軟硬段反應(yīng)不平衡造成了硬段不能很好地分散在軟段中，所以彈性體性能略次之。
一步法制備聚氨酯彈性體時(shí)，軟硬段反應(yīng)更不平衡，產(chǎn)物結(jié)構(gòu)混亂，性能最差。半預(yù)聚物法中預(yù)聚物粘度明顯低于預(yù)聚物法中的粘度，同時(shí)半預(yù)聚物法時(shí)A、B質(zhì)量比為1∶1，粘度低、質(zhì)量比相近有利于反應(yīng)液體的流動(dòng)和混合。
反應(yīng)注射成型(RIM)是把高反應(yīng)性的液體原料在螺桿式反應(yīng)器中于1～2min內(nèi)完成聚合、交聯(lián)、固化等反應(yīng)，并注入模具制成制品的復(fù)雜工藝過(guò)程。由于RIM在生產(chǎn)過(guò)程中將原料的聚合反應(yīng)和制品的模塑過(guò)程結(jié)合起來(lái)，因此簡(jiǎn)化了生產(chǎn)步驟，節(jié)省了能耗，已逐漸取代傳統(tǒng)的澆注工藝而應(yīng)用于聚氨酯彈性體的制備。
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