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聚氨酯彈性體(pu)擴(kuò)鏈劑
| 來源：邵君( 先生，國內(nèi)國際部經(jīng)理 ) 發(fā)布時間：2018-5-4 16:30:47 |
聚氨酯的性能取決于鏈的化學(xué)組成、長度、剛性、交聯(lián)程度以及鏈段間的相互作用，所以分析聚氨酯的鏈結(jié)構(gòu)，找出其結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系，就可以在合成聚氨酯時進(jìn)行相應(yīng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計，從而節(jié)省大量的人力物力。
但由于原料種類繁多，合成方式多樣，加之聚合物本身結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，給分析鑒定工作帶來一定難度。而近年來由于現(xiàn)代儀器分析技術(shù)的廣泛應(yīng)用，使聚氨酯的定性分析更加快速、準(zhǔn)確。
本研究建立了一種利用紅外光譜(IR)和核磁共振氫譜(1H-NMR)分析聚氨酯彈性體的原料及其配比的方法：首先利用IR確定聚氨酯彈性體的大致類型(如屬于聚醚型聚氨酯還是聚酯型聚氨酯，分子內(nèi)部是否含有苯環(huán)等)，然后利用1H-NMR定性分析聚氨酯彈性體的原料(異氰酸酯、聚醚(酯)多元醇、聚氨酯彈性體(pu)擴(kuò)鏈劑等)，最后再利用1H-NMR積分面積之比分析聚醚(聚酯)的分子量以及各原料的配比。
本研究將聚四亞甲基醚二醇(PTMG)與4,4'-二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)和1,4-丁二醇(BDO)反應(yīng)，得到聚氨酯彈性體樣品，同時通過上述分析方法對其原料及配比進(jìn)行分析。
4,4'-二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)，分析純； 聚四亞甲基醚二醇(PTMG)，Mn=2000，羥值54~57 mgKOH/g；聚四亞甲基醚二醇(PTMG)，Mn=1 000，羥值107~118 mgKOH/g；1,4-丁二醇(BDO)，分析純。
儀器與設(shè)備：紅外光譜儀，NICOLET 6700；核磁共振波譜儀，DRX-400。
本研究采用兩步法來合成聚氨酯彈性體，即首先將異氰酸酯與聚醚多元醇預(yù)聚，之后加入聚氨酯彈性體(pu)擴(kuò)鏈劑進(jìn)行擴(kuò)鏈。實驗分別采用分子量為2 000 和1 000的PTMG，與MDI和BDO反應(yīng)(物質(zhì)的量比為MDI:PTMG:BDO=2:1:1)，得到兩種聚氨酯彈性體樣品，記為樣品I和樣品II。
中文名：2,2-二羥甲基丙酸(擴(kuò)鏈劑親水劑DMPA)；二羥甲基丙酸,
英文名：2,2-Dimethylol Propionic Acid；DMPA
中文別名：α，α-雙羥甲基丙酸,
分子式：C5H10O4
分子量：134.13
C A S 號：4767-03-7
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。
將PTMG于110℃真空脫水2 h備用。稱取一定量的MDI加入三口燒瓶中，在氮氣保護(hù)下加熱至75℃熔化，機(jī)械攪拌0.5 h；按配比加入PTMG，升溫至80℃，真空下攪拌1 h得到預(yù)聚體。
向預(yù)聚體中加入預(yù)定用量的聚氨酯彈性體(pu)擴(kuò)鏈劑，在真空下攪拌均勻(約3 min)后倒入已預(yù)熱的聚四氟乙烯模具中，于80℃下固化30 h即可得到聚氨酯彈性體樣品。
紅外光譜(IR)分析：采用紅外光譜儀對試樣進(jìn)行檢測。掃描次數(shù)32，分辨率4 cm-1，測定區(qū)間400~4 000 cm-1。 核磁共振氫譜(1H-NMR)分析：將聚氨酯樣品溶于氘代N,N-二甲基甲酰胺中，采用核磁共振波譜儀進(jìn)行測試。
考察聚氨酯彈性體的原料及其配比，首先須從IR分析入手。其中3 319 cm-1處是—OH和仲酰胺的伸縮振動吸收峰，2 700~3 000 cm-1是烷基的碳?xì)湔駝游辗濉?br />
而1 529 cm-1處為仲酰胺的 “酰胺II峰”，即—C—N—H彎曲振動峰；1 309 cm-1處為仲酰胺的“酰胺III峰”，即包含C—N伸縮振動吸收和N—H彎曲振動吸收的混合峰，由這兩個峰可以推測樣品I中含有仲酰胺。
除“酰胺II峰”外，1 450~1 600 cm-1處其余吸收峰峰形尖銳且數(shù)量較多，為苯環(huán)的骨架變形振動峰；760~820 cm-1處兩個吸收峰為苯環(huán)上的C—H面外彎曲振動峰，由此可以看出，該樣品中含有苯環(huán)。
另外，1 700~1 730 cm-1處為酰胺的羰基伸縮振動吸收峰，即“酰胺I峰”；1 220 cm-1處為氨基甲酸酯基中的═C—O—C伸縮振動吸收峰；1 100 cm-1處為醚鍵C—O—C的伸縮振動吸收峰，此處吸收峰表明該樣品為聚醚型聚氨酯， 這是由于若樣品為聚酯型聚氨酯，則酯基與氨基甲酸酯基中的C—O—C伸縮振動吸收峰就會連成一片，成為主吸收峰。
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