MDI体系聚氨酯弹性体的合成及性能
聚氨酯弹性体的制备及性能研究
聚氨酯弹性体的制备及性能研究在现代材料科学中，高分子材料的制备技术一直是研究的重点。
其中，聚氨酯弹性体是一种具有优良力学性能和化学稳定性的高分子材料，具有广泛的应用前景。
本文将详细介绍聚氨酯弹性体的制备及性能研究。
一、聚氨酯弹性体的制备聚氨酯弹性体的制备有多种方法，常用的方法有溶液聚合法、弱酸催化法和溶胶-凝胶法等。
下面介绍其中的两种方法。
1. 溶液聚合法溶液聚合法是最简单和实用的制备聚氨酯弹性体的方法之一。
将聚酯多元醇、聚醚多元醇和异氰酸酯按一定比例混合，溶于有机溶剂中，然后加入催化剂和其他助剂后，在高温下进行聚合反应，最终得到聚氨酯弹性体。
这种方法可根据需要选择不同的聚酯多元醇和聚醚多元醇，以调节聚氨酯弹性体的力学性能。
2. 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是一种制备高分子材料的传统方法，适用于制备物质的纯度较高。
该方法首先将有机溶液中的低分子物质聚合成固体凝胶，然后通过热处理、烧结等方法将凝胶转化为无定形或晶体高分子。
聚氨酯弹性体的制备通过选择不同的溶剂、催化剂和反应条件，可以得到不同形态、组织和性质的聚氨酯弹性体。
二、聚氨酯弹性体的性能研究聚氨酯弹性体具有许多独特的力学和物理性质，因此在各种领域都有广泛的应用。
下面介绍其中的一些性能。
1. 强度和韧性聚氨酯弹性体具有优异的强度和韧性，可以根据不同的应用需要来调节。
通常的方法包括调节聚酯多元醇和聚醚多元醇的比例和分子量，以及控制反应温度、时间和催化剂浓度等。
聚氨酯弹性体的强度和韧性对其对撞、振动、冲击负载等应力下的表现至关重要。
2. 耐磨性和耐老化性聚氨酯弹性体具有良好的耐磨性和耐老化性能，这种性能可以通过添加耐磨、耐氧化和抗紫外线等助剂来改善。
在涵盖了耐磨性具有重要意义的应用领域中，比如鞋底、轮胎内层、导管、密封件、涡轮叶片等，涂层具有好的附着性和磨损耐用性。
3. 去极化性和导电性聚氨酯弹性体在水、盐等极性溶剂中易发生质子化，导致其导电性能受到一定影响。
MDI 体系聚氨酯弹性体的合成及性能
MDI 体系聚氨酯弹性体的合成及性能作者：刘锦春,肖建斌聚氨酯弹性体是一种由低聚物多元醇柔性链段构成软段,二异氰酸酯及扩链剂构成硬段,硬段和软段交替排列,形成重复结构单元的嵌段聚合物,它具有硬度范围宽、耐磨性能好、机械强度高、回弹性好等特点,所以在许多领域得到了广泛的应用。
通常情况下,合成聚氨酯弹性体主要有一步法、预聚物法和半预聚物法3 种方法[1 ] ,对TDI 体系,由于TDI 易挥发,毒性较大,一般采用预聚物法,预聚物中游离的－NCO 百分含量较低;而对于MDI 制备的预聚物,虽然没有TDI 体系较大刺激气味,但MDI 体系预聚物粘度较高,操作困难,故多采用半预聚物法,该方法制得的半预聚体粘度低,其中游离－NCO 百分含量较高,可使扩链剂组分与半预聚物的粘度和混合比例相匹配。
同时,针对常用聚氨酯扩链剂MOCA 使用不便的缺点,采用新型液体胺类扩链剂DMTDA[2～4 ] 制备弹性体,通过配方调整,得到配比接近、粘度接近的MDI体系双组分聚氨酯弹性体体系,可广泛用于制作聚氨酯胶辊、聚氨酯筛板等制品。
1 实验部分1. 1 原材料聚醚多元醇TDIOL - 1000 , 羟值为110 ±5mgKOH/ g ,聚醚多元醇TDIOL - 2000 ,羟值为56 ±5mgKOH/ g ,均为天津石化三厂生产;四氢呋喃均聚醚二醇羟值为112mgKOH/ g ,为Bayer公司产品; 4 , 4′2 二苯基甲烷二异氰酸酯( 纯MDI) ,为烟台万华聚氨酯股份有限公司产品;扩链剂DMTDA ,为杭州崇禹公司产品; 1 , 4－BDO和催化剂二月桂酸二丁基锡为市售品。
1. 2 合成及工艺1. 2. 1 A 组分的合成将聚醚多元醇加入三口烧瓶中, 在100 ～200 ℃,0. 096MPa 的负压下减压脱水1. 5～2h ,冷却至60 ℃,加入称量并熔化好的MDI ,在80 ±2 ℃左右反应1. 5h ,然后再脱气至无气泡,降温密封得预聚物(或半预聚物) 待用。
聚氨酯弹性体的合成及性能研究
聚氨酯弹性体的合成及性能研究1. 引言聚氨酯弹性体是一种重要的高分子材料，具有优异的弹性、耐磨、耐腐蚀、耐老化等优异性能，在汽车、建筑、航空等领域得到广泛应用。
本文将对聚氨酯弹性体的合成及性能进行详细探讨。
2. 聚氨酯弹性体的合成聚氨酯弹性体的合成过程包括聚氨酯前体的合成、分散剂的添加、发泡、固化等步骤。
其中，聚氨酯前体的合成是整个合成过程的关键。
聚氨酯前体一般由异氰酸酯和多元醇通过缩合反应合成。
异氰酸酯分子中含有两个异氰基（-N=C=O），多元醇分子中含有两个或多个羟基（-OH），两者反应后形成聚氨酯链。
在聚氨酯前体的合成过程中，还需加入催化剂和助剂等辅助材料，以促进缩合反应和调节聚氨酯的性能。
例如，加入有机锡催化剂可以促进异氰酸酯和多元醇的缩合反应。
3. 聚氨酯弹性体的性能聚氨酯弹性体具有优异的力学性能和耐久性能，因此在汽车、建筑、航空等领域广泛应用。
3.1 力学性能聚氨酯弹性体具有优异的弹性和回复性能，能够承受大的变形和冲击负载而不破坏。
另外，聚氨酯弹性体还具有高强度、高韧性和耐磨性等优异性能。
3.2 耐久性能聚氨酯弹性体不易老化、不易变形、不易腐蚀，能够在恶劣环境下长期稳定运行。
另外，聚氨酯弹性体还具有耐油、耐水、耐化学品等优异性能。
4. 影响聚氨酯弹性体性能的因素聚氨酯弹性体的性能受多种因素的影响，包括聚氨酯前体的成分比例、催化剂的种类和用量、发泡过程中的温度、压力等。
4.1 聚氨酯前体成分比例聚氨酯前体的成分比例直接影响聚氨酯弹性体的性能。
如果多元醇的含量较高，则聚氨酯弹性体的弹性较好；如果异氰酸酯的含量较高，则聚氨酯弹性体的硬度较高。
4.2 催化剂种类和用量催化剂可以促进聚氨酯前体的缩合反应，催化剂种类和用量对聚氨酯弹性体的性能影响较大。
例如，有机锡催化剂可以促进缩合反应，但如果用量过大，会导致聚氨酯弹性体的耐久性能降低。
4.3 发泡过程中的温度、压力发泡过程中的温度和压力也对聚氨酯弹性体的性能影响较大。
PCLMDI体系聚氨酯弹性体力学性能的研究
PCLMDI体系聚氨酯弹性体⼒学性能的研究刘凉冰等ＰＣＬ／ＭＤＩ体系聚氨酯弹性体⼒学性能的研究２０７ＰＣＬ／ＭＤＩ体系聚氨酯弹性体⼒学性能的研究刘凉冰．刘红梅。
贾林才（⼭西省化⼯研究所，⼭西太原０３００２１）摘要：以聚⼰内酯⼆醇（ＰＣＬ）、４，４’⼀⼆苯基甲烷⼆异氰酸酯（ＭＤＩ）为原料，⽤⼆元醇１，４－丁⼆醇（ＢＤＯ）和三元醇（ＴＭＰ）混合扩链剂制备了聚氨酯（ＰＵ）弹性体。
研究了预聚体ＮＣＯ基相对分⼦质量分数、扩链剂⽤量和扩链系数对聚氨酯弹性体⼒学性能的影响。
结果表明，聚氨酯弹性体的硬度、模量和强度随预聚体ＮＣＯ基含量增加⽽增加，扩链剂的三元醇含量超过ＺＯ％后，弹性体⼒学性能下降幅度较⼤?扩链系数⼤予０．９５时，聚氨酯的⼒学性能急剧降低。
关键词：聚氨酯，弹性体，聚⼰内酯⼆醇，ＭＤＩ，⼒学性能，扩链剂聚氨酯弹性体是⼤分⼦结构中含有氨基甲酸酯基的聚合物，它强度⾼，弹性好，并具有优异的耐磨性和低温性能，因此使它获得越来越⼴泛的应⽤［１］。
聚氨酯弹性体由柔性软段和刚性硬段组成，由于软段和硬段的热⼒学不相容导致了微相分离。
这种结构特点赋予了聚氨酯的优异的性能。
近年来，有⼤量的⽂献报道了聚醚型和聚酯型聚氨酯弹性体的研究⼯作，⽽对浇注聚⼰内酯／ＭＤＩ型聚氨酯的⼒学性能研究较少∞￣５］。
由于聚⼰内酯聚氨酯的软段具有独特结构，所合成的弹性体综合⼒学性能在聚⼰⼆酸丁⼆醇酯聚氨酯与聚四氢呋喃醚聚氨酯的之间。
本⽂⽤聚⼰内酯⼆醇（ＰＣＬ），４，４１＿－－苯基甲烷⼆异氰酸酯（ＭＤＩ），１，４⼀丁⼆醇（ＢＤＯ）和三羟甲基丙烷（ＴＭＰ）为原料，制备了⼏种不同扩链剂的聚⼰内酯聚氨酯弹性体，对其⼒学性能进⾏了研究。
１实验１．１主要原料聚⼰内酯（ＰＣＬ），⼯业品，⽇本进⼝；４，４＇－⼆苯基甲烷⼆异氰酸酯（ＭＤＩ），⼯业品；烟台万华聚氨酯有限公司，１，４⼀丁⼆醇，进⼝⼯业品；三羟甲基丙烷（Ｔｍ），⼯业品；－－⽉桂酸⼆丁基锡，试剂。
１．２聚氨酯弹性体的合成１．２．１预聚体的制备将ＰＣＬ聚酯在１００＂＂１２０℃条件下真空脱⽔作者简介：刘凉冰，男，⾼级⼯程师，⼀直从事聚氨酯材料的研究与开发⼯作，已发表论⽂１８篇２ｈ，然后冷却⾄５０～６０℃，加⼊计量并熔化的ＭＤＩ，在８０～８５℃下保温反应２ｈ，取样分析ＮＣＯ基的质量分数，达到设计ＮＣＯ值时，再真空脱泡，密封保存待⽤。
MDI_50型聚氨酯弹性体材料合成及性能研究
表１ 预聚体游离－ＮＣＯ 质量分数对 ＭＤＩ－５０ 聚氨酯弹性体力学性能的影响
Ｔａｂｌｅ １ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ｆｒｅｅ －ＮＣＯ ｉｎ ｐｒｅｐｏｌｙｍｅｒ
ｏｎ ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｙ ｏｆ ＭＤＩ－５０ＰＵＥ
Ｍａｓｓ ｆｒａｃｔｉｏｎ Ｈａｒｄｎｅｓｓ ｏｆ－ＮＣＯ／％ （ｓｈｏｒｅ Ａ）
从图1可以看出mdi50型预聚体在2279cm1处出现nco的吸收峰在1720cm1处出现氨基甲酸酯中的co的伸缩振动吸收峰且在3283cm1出现了nh伸缩振动峰吸收峰表明已合成mdipue的曲线可以看出在合成mdi50型聚氨酯弹性体后2279cm1出现nco的吸收峰基本消失而在3283cm1处出现的nh伸缩振动峰吸收峰的强度明显增2974cm1处和2877cm1处的两个吸收峰是聚醚软段ch2的变形振动1112cm1醚键coc对称伸缩振动1537cm1处的吸收峰为苯环骨架上cc的伸缩振动表明该样品的异氰酸酯是芳香族异氰酸酯软段为聚醚型
ＦＴＩＲ 分析：用 ＦＴＩＲ－８４００ｓ型红外 光 谱 仪 进 行 红 外 光 谱 测 试，测 试 采 用 溴 化 钾 片 涂 膜 法，分 辨 率 ４ｃｍ－１，扫描次数为 ３６ 次，波 数 范 围 ５００～４０００ｃｍ－１。 ＴＧ 分析：用 ＷＣＴ２２型 微 机 差 热 天 平 进 行 热 重 分 析， 试样为４～１０ｍｇ，Ｎ２ 气 氛，气 流 量 为 ８０ｍＬ／ｍｉｎ，测 试 范围５０～６００℃，升 温 速 率 １０℃／ｍｉｎ。ＤＳＣ 分 析：用 Ｑ２１００型示差扫描量热仪进行 ＤＳＣ 分析，Ｎ２ 气氛，流 量 为 ３５ｍＬ／ｍｉｎ，升 温 速 率 １０℃／ｍｉｎ，温 度 范 围 －８５～２５０℃。 力 学 性 能 测 试：力 学 性 能 测 试 用 ＷＤＷ－２０微机控制电子万能 试 验 机，并 参 照 ＧＢ５２８— １９９８ 硫 化 橡 胶 性 能 的 测 定 方 法 进 行 。
聚氨酯弹性体的制备和性能研究
聚氨酯弹性体的制备和性能研究近年来，聚氨酯弹性体被广泛应用于各种领域，例如医学、建筑、汽车等。
它以其卓越的性能备受青睐，而制备和性能研究是其应用的基础。
一、聚氨酯弹性体制备的方法聚氨酯弹性体的制备方法有两种：预聚体法和反应注射法。
预聚体法是指将聚醚、聚酯或聚醚酯与异氰酸酯进行加成反应来制备预聚体。
然后，将预聚体与水、交联剂和氧化剂进行混合，通过发泡反应制备出聚氨酯弹性体。
该方法具有制备成本低、反应条件温和等优点。
但由于长时间的反应，会生产出有害副产品，如CO2、NCO等。
反应注射法是指在反应开始时一次性混合聚醚、聚酯或聚醚酯、硬质接枝剂、氧化剂和交联剂，然后注入硬质聚氨酯预制件中。
由于反应速度很快，从而减少了反应时间。
因此，该方法具有制备时间短、产品质量好等优点。
但该方法里面保持着反应注射的高度运用，操作化简也非常的复杂。
二、聚氨酯弹性体的性能聚氨酯弹性体的性能主要包括力学性能、耐热性能、耐久性能等。
力学性能是指材料承受外力下的变形和断裂的能力。
聚氨酯弹性体具有优异的力学性能，它的弹性模量可以在0.1-100MPa之间，而且具有极高的拉伸强度和超弹性。
这是由于聚氨酯弹性体的弹性是由其内部三维网状结构所决定的。
耐热性能是指材料在高温下的性能。
聚氨酯弹性体的耐热性能较好。
其耐热温度可以达到200°C。
但当超过此温度时，聚氨酯弹性体的力学性能会下降。
耐久性能是指材料经过一定使用寿命后，仍然能够保持原有的性能水平。
聚氨酯弹性体具有优秀的耐久性能，因为它能够长期维持其优异的拉伸强度和超弹性。
三、聚氨酯弹性体的应用聚氨酯弹性体的应用已涵盖了医学、建筑、汽车等领域。
在医学方面，它被广泛应用于心脏起搏器、人工心脏、仿生器官等医疗器械中。
在建筑领域，聚氨酯弹性体被用作绝热、密封材料、涂料、防水层等。
在汽车领域，它被应用于轮胎、减震器、座椅垫等部件中。
总之，聚氨酯弹性体作为一种优秀的高分子材料，其制备和性能的研究对其应用具有重要意义。
MDI-50型聚氨酯弹性体材料合成及性能研究
ｃ ａ ｃ ｌｐｒ ｐｅ ｔｅ ｅ ｔ Ａ ｎ ｔｗ ａ ｏ ｐ ｒ ｄ ｗ ｉｈ ＴＤ Ｉ８ ｙ ｌ ｕｒ ｔ ｎｅ ｅ ａ ｔ ｍ ｅ ． Ｔ ｈ ｅ ｕｌｓ ｈ ｎｉａ ｏ ｒ ｉｓ ｔ ｓ ． ｄ ｉ ｓ ｃ ｍ ａ ｅ ｔ 一 ０ ｔ ｐｅ ｐｏ ｙ ｅ ｈａ ｌ ｓ ｏ ｒ ｅ ｒ ｓ ｔ
ｗｅ ｅ ｕ ｅ ｏ ｐ ｅ ａ ｅ Ｍ Ｄ Ｉ５ ｙ ｌ ｒ ｔ ｎｅ ｅａ ｔ ｅ ． Ｔ ｈ ｆｅ ｔ ｆ ｔ ａ ｓ ｆａ ｔｏｎ ｏ ｒ ｅ — ｒ ｓ ｄ ｔ ｒ ｐ ｒ 一 ０ ｔ ｐｅ ｐｏ ｙｕ ｅ ｈａ ｌ ｓ ｏｍ ｒ ｅ ｅ ｆ ｃ ｓ ｏ ｈｅ ｍ ｓ ｒ ｃ ｉ ｆ ｆ ｅ
ＮＣＯ ｎ ｐｒ ｐ ｌ ｍｅ ｎｄ ｍｏ ｅ ｕ ａ ｉ ｔ ｆ ｐ ｙ ｎ ｍ ｅ ｈａ ｃ ｌ ｒ ｐｅ ｔｅ ｆ ｔ ｌ ｓ ｏ ｅ ｗｅ ｅ ｉ ｅ ｏ ｙ ｒ ａ ｌ ｃ ｌ ｒ ｗｅｇｈ ｏ ｏｌ ｏｌｏ ｃ ｎｉａ ｐ ｏ ｒ ｉｓ ｏ ｈｅ ｅ ａ ｔ ｍ ｒ ｒ ｓｕ ｅ ｔ ｄｉｄ． Ｔｈｅ ｓ ｒ ｃ ｕ ｅ ａ ｒ ｏｒ ｎ ｅ ｗｅ ｅ ａ ｌ ｚ ｄ ｂｙ ｍｅ ｎｓ ｏｆ ｄ ｆｅ ｅ ｔａ ｃ ｎ ｎ ａ ｏ ｉ ｅ ｅ ｔ ｕ ｔ ｒ ｎｄ ｐｅ ｆ ｍａ ｃ ｒ ｎａ ｙ ｅ ａ ｉｆ ｒ ｎ ｉ ｌｓ ａ ｎｉ ｇ ｃ ｌ ｒｍ ｔ ｒ
中图分类号 ： ３３８ ＴＱ ２ ． 文献标识码 ： Ａ 文 章编 号 ： ｏ １４ ８ （ ０ ２ ０ ０ ５０ １ ｏ — ３ １ ２ １ ） ２０ ５ － ３
研究新型聚氨酯弹性体的合成和应用
研究新型聚氨酯弹性体的合成和应用近年来，随着人们对材料性能要求的不断提高，新型聚氨酯弹性体作为一种新型高性能材料，逐渐引起了广泛的研究和应用。
本文将就新型聚氨酯弹性体的合成和应用方面进行深入探讨。
一、聚氨酯弹性体的合成聚氨酯弹性体的合成大致可以分为以下两种方法：1、溶液聚合法溶液聚合法是将异佛尔酮类异氰酸酯（IPDI）与丙二醇（BD）反应，形成预聚物。
接着，用聚醚双酯醇（PTMG）加入体系，进一步进行聚合反应。
聚合过程中，需要考虑各种条件，如反应时间、反应温度、催化剂种类及用量等。
2、熔融聚合法熔融聚合法是将预聚物与交联剂混合在一起，将混合物在高温下熔融混合，然后在模具中进行固化，形成聚氨酯弹性体。
这种方法具有反应速度快、合成效率高的优点。
二、聚氨酯弹性体的应用新型聚氨酯弹性体具有弹性好、形变大、回弹力强、耐磨性好等特点，因此广泛应用于各种领域。
1、橡胶方面新型聚氨酯弹性体在橡胶领域中应用广泛，如汽车轮胎、电梯滑轮等方面。
其优良的耐磨性和强韧性，使其成为替代传统橡胶材料的最佳选择。
2、建筑材料方面新型聚氨酯弹性体可以作为建筑材料中的填缝材料或减震材料。
其具有优良的抗压性和耐用性，在建筑结构中可以提供更好的保护和支撑作用。
3、医疗保健方面聚氨酯弹性体在医疗保健领域中也有广泛应用，如人造心脏瓣膜、人工肢体等方面。
其材质柔软、具有良好的生物相容性，可以更好地适应人体需要。
4、家电制造方面新型聚氨酯弹性体在家电制造领域中应用也越来越广泛。
如电风扇、吸尘器、除湿机等电器产品中，聚氨酯弹性体可以作为减震垫等零部件，起到更好的减震噪音作用。
总之，新型聚氨酯弹性体具有很大的市场前景，其合成方法和应用领域也在不断地得到改善和拓宽。
在未来，我们相信新型聚氨酯弹性体一定会在更多的领域中得到广泛的应用。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
混合 NCO %含量 邵尔 A 硬度 ,度 拉伸强度 ,MPa 300 %定伸应力 ,MPa 撕裂强度 ,kN/ m 拉断伸长率 , % 回弹性 , % 压缩永久变形 , %
3% 4% 5% 6% 7% 8% 67 72 77 84 87 91 281 1 281 8 35 371 3 371 6 42 41 6 71 7 10 141 5 181 5 201 7 471 8 561 4 751 2 811 2 841 3 1091 3 621 618 520 475 432 400 58 54 50 47 45 42 261 7 281 3 321 4 35 371 5 38
2. 4. 2 B 组分中扩链剂不同配比对性能的影响 双组分聚氨酯弹性体合成时 ,在扩链剂组分
中 ,1 ,42BDO 与 DM TDA 混合扩链剂并用时 ,随 着 DM TDA 用量的增加 ,材料的硬度等力学性能 提高 。以 P TM G21000 、MDI 等为原料 ,采用半预 聚物法制备 NCO %为 13 %半预聚物 ,混合时设 定2NCO %为 7 % , 改 变 B 组 分 中 1 , 42BDO 与 DM TDA 的摩尔比 ,得弹性体性能如表 5 所示 。
合成方法
预聚物法 半预聚物法
邵尔 A 硬度 , 度
91 89
拉伸强度 , M Pa 44 401 3
300 %定伸 应力 ,MPa
201 7 191 1
撕裂强度 , kN/ m 1091 3 1031 6
拉断伸长 率,% 432 425
回弹性 , % 45 47
压缩永久 变形 , %
281 3 321 5
分别采用 P TM G21000 和 PP G 多元醇 TD I2 OL21000 , TD IOL22000 制备 MDI 半预聚物 ,扩链 时设定 NCO %为 5. 5 % ,异氰酸酯指数 1. 05 ,所 得弹性体性能如表 2 所示 。
表 2 多元醇种类对材料力学性能的影响
结果表明 , P TM G21000 得到的弹性体综合 性能较好 ,而 PP G 性能较低 ,这归因于 PP G 中存 在侧甲基 ,增大了分子之间的距离 ,减小了氢键作 用力 。 2. 3 不同游离2NCO %含量对材料物理机械性能
将聚 醚 多 元 醇 加 入 三 口 烧 瓶 中 , 在 100 ～ 200 ℃,0. 096M Pa 的负压下减压脱水 1. 5～2h ,冷 却至 60 ℃,加入称量并熔化好的 MD I , 在 80 ± 2 ℃左右反应 1. 5h ,然后再脱气至无气泡 ,降温密 封得预聚物 (或半预聚物) 待用 。 1. 2. 2 B 组分的制备
P TM G21000 83 401 1 151 1 97 530 50 291 4
注 :A 组分 :多元醇2MDI 半预聚物 ,NCO 为 13 % , B 组 分 : ED TDA/ 1 , 42BDO 为 1/ 3 , 扩 链 时 设 定 NCO % 为 5. 5 %。
结果表明 ,采用半预聚体法合成的聚氨酯弹 性体 ,在半预聚体游离2NCO %含量一定的情况 下 ,改变固化时体系的设定游离2NCO %含量 ,所 得弹性体的物理机械性能随着设定游离2NCO % 含量的提高 ,材料的硬度 、拉伸强度 、300 %定伸应 力 、撕裂强度增大 ,同时压缩永久变形增大 ,拉断 伸长率和回弹性减小 ,这归因于随着游离2NCO % 含量的提高 ,大分子结构中硬段含量提高的结果 。
2. 4. 1 扩链剂种类对弹性体性能的影响
以 P TM G 和 MDI 采用半预聚物法制得游
为了加快固化速度且得到性能优良的弹性材 离2NCO %为 13 % 的 半 预 聚 体 , 扩 链 时 设 定
料 ,合成聚氨酯弹性体时应加入扩链剂 ,通常有胺 NCO %为 8 % ,选定扩链系数为 0. 95 ,分别采用
第 27 卷 第 4 期 2006 年 8 月
特种橡胶制品 Special Purpo se Rubber Product s
ห้องสมุดไป่ตู้
Vol. 27 No . 4 August 2006
MD I 体系聚氨酯弹性体的合成及性能
刘锦春 ,肖建斌
(橡塑材料与工程教育部重点实验室 ,青岛科技大学高分子科学与工程学院 ,山东 青岛 266042)
但总的看来 ,两种合成方法得到的弹性体的力 学性能还是比较接近的 ,从工艺角度来讲 ,采用预 聚物法有其不便之处 ,由于采用预聚物法得到的预 聚物中2NCO %含量较低 ,加工温度下的粘度较大 , 而作为固化剂的小分子醇类粘度又很低 ,而且两者 之间的混合比例相差悬殊 ,有时高达 25 ∶1 ,往往 容易造成混合不均现象 ;而采用半预聚物法得到的 A ,B 组分 ,比例接近 ,粘度接近 ,对混合非常有利 。 比较而言 ,采用半预聚物法合成 MDI 体系聚氨酯 弹性体的力学性能 、工艺性能均较好。 2. 2 不同种类多元醇对弹性体力学性能的影响
项目 邵尔 A 硬度 ,度 拉伸强度 ,MPa 300 %定伸应力 ,MPa 撕裂强度 ,kN/ m 拉断伸长率 , % 回弹性 , % 压缩永久变形 , %
TDIOL21000 80 151 2 71 3 65 500 48 281 4
TDIOL22000 82 131 4 61 4 61 480 45 321 2
1 实验部分
1. 1 原材料 聚醚 多元 醇 TDIOL - 1000 , 羟值 为 110 ±
5mg KO H/ g ,聚醚多元醇 TD IOL - 2000 ,羟值为 56 ±5mg KO H/ g ,均为天津石化三厂生产 ; 四氢 呋喃均聚醚二醇羟值为 112mg KO H/ g ,为 Bayer
收稿日期 :2006 - 02 - 05 作者简介 :刘锦春 (1967 - ) ,山西平遥人 ,副教授 ,主要从事聚氨酯
高分子材料的教学与科研工作 。
公司 产 品 ; 4 , 4′2二 苯 基 甲 烷 二 异 氰 酸 酯 ( 纯 MD I) ,为烟台万华聚氨酯股份有限公司产品 ;扩 链剂 DM TDA , 为杭州崇禹公司产品 ; 1 , 42BDO 和催化剂二月桂酸二丁基锡为市售品 。 1. 2 合成及工艺 1. 2. 1 A 组分的合成
将聚醚多元醇 、DM TDA 、1 ,42BDO 等按一定 比例称量 、混匀并加热至 100～120 ℃,真空脱水 后加入催化剂 ,搅拌均匀待用 。 1. 2. 3 试样的制备及性能测试
在一定温度下将 A ,B 组分按一定配比充分 搅拌均匀 ,倒入模具加热 、加压硫化得聚氨酯弹性 体 ,然后在 100 ℃下进行后硫化 ,硫化完全 ,室温 放置一周后 ,测试其性能 。材料物理机械性能测 试均按国家标准进行 。
2 结果与讨论
2. 1 合成方法对弹性体力学性能的影响 以 P TM G , MDI ,1 ,42BDO 为主要材料分别
采用预聚物和半预聚物法合成游离2NCO %含量 为 8 %的预聚物和半预聚物 (半预聚物法游离2 NCO %含量由 13 %降到 8 %) ,制得聚氨酯弹性 体 ,性能对比见表 1 。
由表 1 可以看出 ,在设定游离2NCO %含量相 同的情况下 ,采用预聚物法制得的聚氨酯弹性体综 合性能稍好一些 。原因是 :采用预聚物法制备弹性 体时 ,在聚合初期全部的低聚物多元醇和异氰酸酯 发生反应 ,反应比较完全 ,当加入扩链剂组分时 ,只 有扩链剂本身的活泼氢和预聚物中的2NCO 基团 反应 ,产物结构规整 ;而采用半预聚物法制备弹性 体 ,在半预聚物组分和扩链剂组分混合反应时 ,半 预聚物中2NCO %含量较高 ,且扩链剂组分中除了 小分子扩链剂外还有部分的低聚物多元醇 ,两者的 反应活性相差较大 ,导致反应速度差别较大 ,产物 的分子结构规整性相对较差 ,所以采用半预聚物法 制备的弹性体性能较预聚物法稍差 。
类和醇类两类扩链剂 ,其中胺类扩链剂活性较高 , MOCA 和 DM TDA 为扩链剂进行固化 ,所得弹
反应速度较快 ,通过加入不同的扩链剂或改变不 性体的物理机械性能如表 4 所示 。
表 4 扩链剂种类对材料力学性能的影响
项目
邵尔 A 硬度 , 度
拉伸强度 , M Pa
300 %定伸 应力 ,MPa
撕裂强度 , kN/ m
拉断伸长 率,%
回弹性 , %
压缩永久 变形 , %
MOCA
92
441 6
131 4
106
420
40
31
DM TDA
91
461 5
121 5
98
430
44
25
结果表明 ,在半预聚体配方相同的条件下 ,采 用 MOCA 和 DM TDA 为扩链剂 ,所得弹性体的 物理机械性能基本接近 ,其中两者硬度 、拉断伸长 率基本 相同 , MOCA 固化 弹性 体 300 %定伸 应 力 、撕裂强度稍好 ,而 DM TDA 固化弹性体拉伸 强度 、回弹性 、压缩永久变形稍好 。
© 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
2006 年
刘锦春等 MDI 体系聚氨酯弹性体的合成及性能
13
表 1 不同合成方法对弹性体力学性能的影响
的影响 由于 TD I 蒸气压较高 ,气味较大 ,制备预聚 体时游离2NCO %含量较低 ,较少采用半预聚体 法 ;而纯的 MD I 常温下为固态 ,使用时要熔化 ,且 这种预聚体粘度高 ,和固化剂的混合比例相差较 大 ,不易混合均匀 ,为了降低体系粘度及调整混合 比例 ,一般情况下 MDI 体系多以半预聚体法为 主。 以 P TM G , MD I 合成一定游离2NCO %含量 的 A 组分 (半预聚物) ,以 P TM G ,DM TDA/ 1 ,42 BDO 为 1/ 3 等制备 B 组分 ,改变混合时设定的 NCO %含量 ,得材料的物理机械性能如表 3 所 示。