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聚氨酯彈性體用的擴(kuò)鏈劑
| 來源：邵君( 先生，國內(nèi)國際部經(jīng)理 ) 發(fā)布時(shí)間：2018-3-19 12:19:21 |
聚氨酯彈性體是一類重要的熱塑性彈性體，微相分離結(jié)構(gòu)能顯著影響其性能。
聚氨酯彈性體微相分離的驅(qū)動(dòng)力是由于軟、硬段之間的熱力學(xué)不相容性，而熱力學(xué)相容性與軟、硬段的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是密切相關(guān)的。影響微相分離的因素主要有聚氨酯彈性體用的擴(kuò)鏈劑、硬段及其含量、氫鍵等。
常用的聚氨酯彈性體用的擴(kuò)鏈劑有二胺類和二醇類，聚氨酯彈性體用的擴(kuò)鏈劑與異氰酸酯反應(yīng)后分別形成氨酯鍵硬段和脲鍵硬段。由于脲鍵硬段與聚醚軟段之間溶解度參數(shù)的差異要大于氨酯鍵硬段與聚醚軟段，因此聚脲硬段與聚醚軟段有更大的熱力學(xué)不相容性，因而阻止了軟、硬段之間的混合;而且由于脲鍵增強(qiáng)了硬段之間的相互作用，使得聚氨酯脲比聚氨酯有更好的微相分離[10]。擴(kuò)鏈劑的不同不僅決定了硬段的類型，也影響其高溫性能。與聚氨酯硬段相比，脲鍵硬段的玻璃化溫度Tgh及熔化溫度Tm較高[11]。即使同一類擴(kuò)鏈劑，其結(jié)構(gòu)不同，對彈性體性能的影響也是不同的。
可以采用加入微相分離促進(jìn)劑和離子化的方法來改善聚氨酯彈性體的微相分離，提高其物理性能。
聚氨酯彈性體在復(fù)合固體推進(jìn)劑中有著廣泛的應(yīng)用前景，控制適當(dāng)?shù)奈⑾喾蛛x程度可以顯著改善和提高推進(jìn)劑的力學(xué)性能。
聚氨酯彈性體作為一類高性能的熱塑性彈性體，可以通過調(diào)節(jié)其化學(xué)組成而獲得各種優(yōu)異的性能，如良好的強(qiáng)度、硬度、耐磨性和抗撓曲性，因而廣泛用于軍事及國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域。
目前廣泛應(yīng)用的復(fù)合固體推進(jìn)劑都是以熱塑性聚氨酯彈性體作為粘合劑基體。
聚氨酯彈性體的分子鏈一般由兩部分組成，Bonart首先采用“軟段”與“硬段”描述其結(jié)構(gòu)。在常溫下，一部分處于高彈態(tài)，稱為軟段;另一部分處于玻璃態(tài)或結(jié)晶態(tài)，稱為硬段。軟段一般為端羥基的聚醚、聚酯、聚烯烴和聚硅氧烷等，硬段一般由擴(kuò)鏈劑和異氰酸酯形成聚氨基甲酸酯或聚脲。
聚氨酯彈性體的力學(xué)性能在很大程度上影響其使用性能，而其力學(xué)性能又取決于分子鏈的結(jié)構(gòu)，因而與聚氨酯分子鏈中軟段的運(yùn)動(dòng)、軟段與硬段的混合程度及微相分離結(jié)構(gòu)是密切相關(guān)的。Cooper在研究多嵌段聚氨酯時(shí)，首先提出了聚氨酯具有微相分離的本體結(jié)構(gòu)。
聚四亞甲基醚二醇雙對氨基苯甲酸酯,P1000類產(chǎn)品與美國的740M結(jié)構(gòu)相類似，屬于同系列化合物，740M已被美國FDA批準(zhǔn)可用于食品藥品接觸場合，P-1000亦應(yīng)為無毒產(chǎn)品，使用時(shí)不會對工作場所和周圍人群造成威脅。
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(yù)聚體混合，澆注和硫化，它可作為TDI和MDI體系的擴(kuò)鏈劑，也可作為環(huán)氧樹脂固化體系的柔性改性劑。應(yīng)用領(lǐng)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(xiàn)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(kuò)鏈劑的一大特點(diǎn)。
由于軟段與硬段之間的熱力學(xué)不相容性，軟段及硬段能夠通過分散聚集形成獨(dú)立的微區(qū)，并且表現(xiàn)出各自的玻璃化溫度。
聚氨酯彈性體發(fā)生微相分離后，硬段微區(qū)分布于軟段相中起著物理交聯(lián)點(diǎn)的作用，因而可以顯著提高聚氨酯彈性體的力學(xué)性能。
本文主要介紹目前廣泛應(yīng)用的聚氨酯彈性體及其微相分離的影響因素、表征方法以及微相分離在復(fù)合固體推進(jìn)劑中的應(yīng)用。
根據(jù)不同的分類標(biāo)準(zhǔn)，可以將聚氨酯彈性體分為幾類[5]。根據(jù)軟段的不同可以分為:聚醚聚氨酯、聚酯聚氨酯、聚烯烴聚氨酯和聚硅氧烷聚氨酯;根據(jù)異氰酸酯結(jié)構(gòu)的不同可以分為:脂肪族聚氨酯和芳香族聚氨酯。
聚醚聚氨酯廣泛應(yīng)用于復(fù)合固體推進(jìn)劑的粘合劑基體，如疊氮推進(jìn)劑和NEPE(硝酸酯增塑的聚醚)推進(jìn)劑的粘合劑分別為聚疊氮縮水甘油醚(GAP)和聚乙二醇(PEG)。聚醚聚氨酯由于主鏈上具有許多醚鍵-O-，其柔性和耐水性都優(yōu)于聚酯聚氨酯。
但其水解穩(wěn)定性仍不夠理想，不宜在潮濕的環(huán)境中長期使用，而且粘結(jié)強(qiáng)度偏低。通過共混改性可以改善聚醚聚氨酯的性能，尤其是力學(xué)性能，從而提高其在復(fù)合固體推進(jìn)劑中的作用效果。聚醚聚氨酯中，其硬段的>NH不僅可與其本身的>C=O形成氫鍵，也可與軟段的-O-形成氫鍵。
聚酯聚氨酯一般由聚酯多元醇與異氰酸酯反應(yīng)制得。聚酯聚氨酯在結(jié)構(gòu)上不同于聚醚聚氨酯，軟段中既含有>C=O，又含有-O-。二者都能與硬段中的>NH形成氫鍵，因此其微相分離行為更為復(fù)雜。
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