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聚氨酯彈性體(TPU)的擴鏈劑
| 來源：邵君( 先生，國內國際部經理 ) 發(fā)布時間：2018-3-19 12:19:26 |
聚氨酯彈性體(TPU)又稱聚氨基甲酸酯彈性體，是一種主鏈上含有較多氨基甲酸酯基團的高分子合成材料，一般由聚醚、聚酯和聚烯烴等大分子多元醇，與多異氰酸酯及二醇或二胺類聚氨酯彈性體(TPU)的擴鏈劑逐步加成聚合而成。
聚氨酯彈性體(TPU)的擴鏈劑合成的聚氨酯，其結構包含以氨基甲酸酯鍵相連的硬段和軟段。軟段為分散相大分子二醇，在聚氨酯中占有80%~90%的質量比例，分子量一般在1000~2000，它賦予材料易于被拉伸和回縮的特性。硬段為異氰酸酯，含有多種極性基團，具有結晶性，所占的質量比為10%~20%，它使纖維具有很好的回彈性和強度。
聚氨酯彈性體(TPU)的擴鏈劑合成的聚氨酯，若干相鄰的硬段以分子間相互作用力結合在一起，緊緊地聚集成簇或者形成縛結點區(qū)域，這樣就形成了不連續(xù)的相，分散在軟段中，這種現象就是微相分離。正是這種軟、硬段的共存體系導致聚氨酯彈性體成為一種介于橡膠與塑料之間的彈性材料，既具有橡膠的高彈性，又具有塑料的高強度，它的伸長率大，硬度范圍廣，因此被廣泛應用。
聚氨酯原料的種類和聚合物中特性基團的繁多，使聚氨酯的物理結構極其復雜。通過調節(jié)原料的種類和配比可以制成不同性能的產物。從原料上來看，硬段含量和聚酯或聚醚構成的軟段組分的性質及分子量組成很大程度上決定了聚氨酯的性能。改變分子中軟段的組成可以改變軟段和硬段之間的相容性，進而改變材料的性能。因此，確定最佳硬段含量和合適的軟段結構非常重要。
采用本體聚合和溶液聚合兩種方法，合成了一系列用聚乙二酸丁二醇酯二醇作為軟段的聚氨酯彈性體。研究了硬段含量和聚醚添加量對聚氨酯彈性體綜合性能的影響。
利用紅外光譜、熱分析、力學性能測試、記憶回彈性能和耐水解老化實驗等測試手段對樣品進行了表征與分析。
化學名稱：聚四亞甲基醚二醇雙對氨基苯甲酸酯(P1000)
分子量：1238
CAS No.：54667-43-5
性能及用途：
聚四亞甲基醚二醇雙對氨基苯甲酸酯,P1000為液體，因此可在室溫下與預聚體混合，澆注和硫化，它可作為TDI和MDI體系的擴鏈劑，也可作為環(huán)氧樹脂固化體系的柔性改性劑。應用領域包括澆注、涂料、黏合劑、密封劑和噴涂體系，由于它的易加工性，決定了它特別適用于現場加工。XYLINK P-1000的室溫硫化體系與MDI/二醇熱硫化體系相比，不僅操作工藝簡單，而且性能優(yōu)于后者。另外在室溫下硫化所得到的彈性體的收縮率低，這也是該擴鏈劑的一大特點。
結果表明:硬段質量含量為31%~35%時，材料的力學性能較優(yōu)，形狀回復率可以達到75%~85%;軟段中聚醚添加量在4%~5%(占軟段的質量分數)時，彈性體具有較好的力學性能和耐水解性能。
本文分別采用聚己二酸丁二醇酯(PBA)、二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)為主要原料，1，4丁二醇(BDO)擴鏈，并在軟段中添加少量聚醚聚四氫呋喃二醇(PTMG)進行改性，重點研究了硬段和聚醚添加量對聚氨酯彈性體性能的影響。通過紅外光譜、力學性能、耐水解老化和彈性回復性能的測試，確定了最佳的硬段含量和軟段中最佳的聚醚添加量，這對聚氨酯彈性體的研究具有一定的借鑒指導意義。
實驗原料。MDI:聚合級，數均分子量1000，聚合級，使用前經100攝氏度抽真空干燥2h;PBA:數均分子量2000，使用前經100!抽真空除水12h;N，N二甲基甲酰胺(DMF)，分析純，使用前先加入氫化鈣，在60攝氏度下加熱回流2h，放置過夜后，再減壓蒸餾，收集70~90攝氏度的餾分;BDO:使用前需真空除水2~3h。
傅里葉變換紅外光譜:Paragon1000型紅外光譜儀，掃描次數為16次，光譜范圍為1000~3500cm-1。原子力顯微鏡:Nanoscope?a多模式掃描探針顯微鏡，敲擊模式，掃描面為樣品的表面。廣角X射線衍射:RigakuD/Max2000X射線衍射儀，工作電壓為40kV，電流為20mA，銅靶射線源(CuKa，=0.154nm)，掃描速率為5#/min，掃描范圍為2#~50#。拉伸性能測試:Instron4465型電子萬能試驗機，GB/T528-1998標準，設定拉伸速率為500mm/min，材料制成啞鈴形拉伸試樣，長20mm，寬4mm，厚1~2mm，數據取5次測試的平均值?；貜托巫冃阅?用帶有溫度控制室的Instron4465型電子萬能試驗機測定。
操作步驟如下:在70攝氏度(Tg+20)的溫度下，以10mm/min的拉伸速率拉伸樣條至100%形變(2L0)，保持5min;將溫度降至20攝氏度(Tg-20)后卸除夾頭，樣條自行收縮30min，記錄樣條長度L1;再次升溫至70攝氏度，并且保持10min，再次冷卻至20攝氏度，記錄樣條長度L2。
文章版權：張家港雅瑞化工有限公司
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