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聚氨酯彈性體(TPU)用擴(kuò)鏈劑
| 來源：邵君( 先生，國(guó)內(nèi)國(guó)際部經(jīng)理 ) 發(fā)布時(shí)間：2018-4-29 15:17:06 |
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(tuán)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，與多異氰酸酯及聚氨酯彈性體(TPU)用擴(kuò)鏈劑逐步加成聚合而成。
其結(jié)構(gòu)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聚氨酯彈性體(TPU)用擴(kuò)鏈劑，分子量一般在1000~2000，聚氨酯彈性體(TPU)用擴(kuò)鏈劑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(tuán)，具有結(jié)晶性，所占的質(zhì)量比為10%~20%，它使纖維具有很好的回彈性和強(qiáng)度。
若干相鄰的硬段以分子間相互作用力結(jié)合在一起，緊緊地聚集成簇或者形成縛結(jié)點(diǎn) 區(qū)域，這樣就形成了不連續(xù)的相，分散在軟段中，這種現(xiàn)象就是微相分離。
正是這種軟、硬段的共存體系導(dǎo)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(qiáng)度，它的伸長(zhǎng)率大，硬度范圍廣，因此被廣泛應(yīng)用。
聚氨酯原料的種類和聚合物中特性基團(tuán)的繁多，使聚氨酯的物理結(jié)構(gòu)極其復(fù)雜。
通過調(diào)節(jié)原料的種類和配比可以制成不同性能的產(chǎn)物。從原料上來看，硬段含量和聚酯或聚醚構(gòu)成的軟段組分的性質(zhì)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(jìn)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(jié)構(gòu)非常重要。
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(kuò)鏈，并在軟段中添加少量聚醚聚四氫呋喃二醇(PTMG)進(jìn)行改性，重點(diǎn)研究了硬段和聚醚添加量對(duì)聚氨酯彈性體性能的影響。
通過紅外光譜、力學(xué)性能、耐水解老化和彈性回復(fù)性能的測(cè)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(duì)聚氨酯彈性體的研究具有一定的借鑒指導(dǎo)意義。
中文名稱：2,2-二羥甲基丁酸
中文同義詞：擴(kuò)鏈劑親水劑DMBA,2,2-二羥甲基丁酸;2,2-雙(羥甲基)丁酸;二羥甲基丁酸;雙羥甲基丁酸;二羥甲基丁酸(DMBA);2,2-二羥甲基丁酸(DMBA)
英文名稱：2,2-Bis(hydroxymethyl)butyric acid
英文同義詞：2,2-Dimethylolbutyric Acid;2,2-Bis(Hydroxymethyl)Butyric Acid;2,2-Bis(Hydroxymethyl)-N-Butyric Acid;2,2-Bis(Hydroxymethyl)Butanoic Acid;Dimethylolbutanoicacid(Dmba);Dimethylolbutanoicacid;
CAS號(hào)：10097-02-6 EINECS號(hào)：424-090-1
分子式：C6H12O4 分子量：148.16
物化性質(zhì)：外觀為白色晶體，熔點(diǎn)108-115 °C ，可溶于水、甲醇、丙酮等。
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、溶劑殘留量大等問題。還可用于水性環(huán)氧樹脂、聚酯等膠黏劑的制造。目前水性聚氨酯、水性樹脂、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，改性過程中，二羥甲基丁酸(DMBA)無需添加任何有機(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！
實(shí)驗(yàn)原料：MDI:聚合級(jí)，數(shù)均分子量1000，聚合級(jí)，使用前經(jīng)100!抽真空干燥2h;PBA:數(shù)均分子量2000，使用前經(jīng)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下加熱回流2h，放置過夜后，再減壓蒸餾，收集70~90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(shù)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(cè)試，GB/T528-1998標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)定拉伸速率為500mm/min，材料制成啞鈴形拉伸試樣，長(zhǎng)20mm，寬4mm，厚1~2mm，數(shù)據(jù)取5次測(cè)試的平均值?；貜?fù)形變性能:用帶有溫度控制室的Instron4465型電子萬能試驗(yàn)機(jī)測(cè)定。
操作步驟如下:在70!(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!(Tg-20)后卸除夾頭，樣條自行收縮30min，記錄樣條長(zhǎng)度L1;再次升溫至70!，并且保持10min，再次冷卻至20!，記錄樣條長(zhǎng)度L2。
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。研究硬段含量和聚醚添加量、二醇或二胺類擴(kuò)鏈劑對(duì)聚氨酯彈性體綜合性能的影響。
利用紅外光譜、熱分析、力學(xué)性能測(cè)試、記憶回彈性能和耐水解老化實(shí)驗(yàn)等測(cè)試手段對(duì)樣品進(jìn)行了表征與分析。硬段質(zhì)量含量為31%~35%時(shí)，材料的力學(xué)性能較優(yōu)，形狀回復(fù)率可以達(dá)到75%~85%;軟段中聚醚添加量在4%~5%(占軟段的質(zhì)量分?jǐn)?shù))時(shí)，彈性體具有較好的力學(xué)性能和耐水解性能。
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