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聚氨酯的小分子型擴(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：2018-3-9 16:54:15 |
聚氨酯彈性體是一種在主鏈上含有較多的氨基甲酸酯基團(tuán)（-NHCOO-）的彈性體聚合物。
從分子結(jié)構(gòu)上看，聚氨酯彈性體是一種典型的嵌段高分子材料：低聚物多元醇（聚酯、聚醚、聚烯烴等）形成的鏈段中極性基團(tuán)少，鏈段間作用力弱，玻璃化溫度低于室溫，顯得十分柔順，稱為軟（鏈）段，而由異氰酸酯和聚氨酯的小分子型擴(kuò)鏈劑組成的鏈段中極性和剛性基團(tuán)多，容易形成氫鍵，相互間作用力大，鏈段玻璃化溫度高于室溫，顯得十分僵硬，稱為硬（鏈）段。
聚氨酯彈性體的力學(xué)性能與內(nèi)部結(jié)構(gòu)有關(guān)，極性基團(tuán)之間的相互作用影響其形態(tài)和微觀結(jié)構(gòu)。聚氨酯大分子結(jié)構(gòu)中除含有氨基甲酸酯這一特征結(jié)構(gòu)外，還可能還有脲基、酯基、醚基、芳香基、脲基甲酸酯、酰胺基、縮二脲基及硫橋等結(jié)構(gòu)，另外聚氨酯彈性體的加工方式和合成方法多種多樣，這樣就造成了聚氨酯彈性體物理構(gòu)象的差異和化學(xué)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜，導(dǎo)致聚氨酯彈性體不同的性能。
聚氨酯彈性體的性能受大分子鏈形態(tài)結(jié)構(gòu)的直接影響。兩相形態(tài)學(xué)可以解釋聚氨酯彈性體獨(dú)特的柔韌性和優(yōu)異的物性。對(duì)聚氨酯彈性體影響重大的有兩相結(jié)構(gòu)及硬段和軟段的微相分離程度。
影響聚氨酯微相分離有很多影響因素，如軟硬段的極性、長(zhǎng)度、化學(xué)結(jié)構(gòu)、結(jié)晶能力、組成配比、分子量、軟硬段間相互作用傾向（如氫鍵）以及制品的合成方法等。改善聚氨酯彈性體的性能可以適度的相分離。
微相分離的分離過程是軟段和硬段在極性上的差異及硬段本身的結(jié)晶性導(dǎo)致它們?cè)跓崃W(xué)上的不相容，具有自發(fā)相分離的傾向過程，所以硬段容易形成微區(qū)聚集在一起，分散在軟段連續(xù)相中。聚氨酯彈性體中硬段從共聚物體系中結(jié)晶或分離和聚集的過程實(shí)質(zhì)上就是微相分離的過程。
聚氨酯彈性體中的硬段和軟段可能是無(wú)規(guī)或有序排列在各自的相中，因而它們可能出現(xiàn)球體、非晶態(tài)和球晶結(jié)構(gòu)的形態(tài)。聚氨酯的結(jié)晶直接受微相的分離和混合的作用，從而對(duì)材料性能產(chǎn)生一定的影響。
結(jié)晶可以提高聚氨酯彈性體的拉伸強(qiáng)度、模量，降低伸長(zhǎng)率。還可提高硬段結(jié)晶度，尺寸變小，相表面積增加，從而提高了聚氨酯強(qiáng)度。
聚氨酯的小分子型擴(kuò)鏈劑系數(shù)和與性能關(guān)系。擴(kuò)鏈系數(shù)是指實(shí)際使用的聚氨酯的小分子型擴(kuò)鏈劑當(dāng)量與NCO基當(dāng)量之比。聚氨酯的小分子型擴(kuò)鏈劑擴(kuò)鏈系數(shù)對(duì)聚氨酯彈性體的力學(xué)性能有很大影響。
在制備CPU彈性體時(shí)，異氰酸酯與多元醇反應(yīng)生成的預(yù)聚體可以用NCO基質(zhì)量分?jǐn)?shù)來(lái)進(jìn)行表征。預(yù)聚體NCO基質(zhì)量分?jǐn)?shù)的大小對(duì)聚氨酯彈性體的力學(xué)性能有直接影響。
化學(xué)名稱：4,4'-亞甲基-雙(3-氯-2,6-二乙基苯胺),固化劑擴(kuò)鏈劑MCDEA
分子式：C21H28Cl2N2
分子量：379.37
CASNo.:106246-33-7
4,4'-亞甲基-雙(3-氯-2,6-二乙基苯胺),固化劑擴(kuò)鏈劑MCDEA特性與用途
a. 本品與 TDI 預(yù)聚體有著良好地相容、配伍性，所制備的PU制品具有優(yōu)良的物理以及動(dòng)態(tài)力學(xué)性能，在PU的澆注、噴涂、RIM等工藝技術(shù)方法都可使用；在PU的彈性體、微孔制品、膠粘劑、涂層劑等制品制備中，都有著廣泛地應(yīng)用；
b. 本品也可以用作環(huán)氧樹脂的固化劑以及供制備聚酰亞胺等所用；
c. 由于在MDA中“乙基”基團(tuán)的引入，使本品的毒性大為減低，如對(duì)于大白鼠經(jīng)口中毒值為 LD50＞5000mg/kg
氫鍵是一種缺電子的H原子與富電子原子或原子團(tuán)之間的一種弱相互作用。聚氨酯彈性體中有大量氫鍵存在于分子結(jié)構(gòu)中，它直接影響著聚氨酯彈性體的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)和性能。
CPU的生產(chǎn)工藝主要有一步法、預(yù)聚體法和半預(yù)聚體法三種。另外，如果作為反應(yīng)原料的低聚合度多元醇內(nèi)含有水分，則在將其與異氰酸酯反應(yīng)前，應(yīng)進(jìn)行脫水處理。
這是因?yàn)?，首先異氰酸酯遇水發(fā)生反應(yīng)會(huì)分解并放出 CO2，1mol的水會(huì)消耗2mol的異氰酸酯，造成浪費(fèi)；其次，產(chǎn)生的CO2會(huì)產(chǎn)生很多小氣泡，嚴(yán)重降低CPU的性能。脫水時(shí)將低聚合度多元醇加熱到100℃左右進(jìn)行抽真空脫水。
非離子型水性聚氨酯的制備方法有：
①普通聚氨酯預(yù)聚體或聚氨酯有機(jī)溶液在乳化劑存在下進(jìn)行高剪切力強(qiáng)制乳化；
②制成分子中含有非離子型親水性鏈段或親水性基團(tuán)，親水性鏈段一般是中低分子量聚氧化乙烯，親水性基團(tuán)一般是羥甲基。
混合型。聚氨酯樹脂分子結(jié)構(gòu)中同時(shí)具有離于型及非離子型親水基團(tuán)或鏈段。
文章版權(quán)：張家港雅瑞化工有限公司
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