影響聚氨酯性能的因素之淺析

何巖 杜瑞青 田華 吳劍勇 楊興文 (中鋼集團(tuán)鄭州金屬制品研究院有限公司，河南 鄭州 450001)

為進(jìn)一步深入了解聚氨酯力學(xué)性能以及耐溶劑性能的影響因素，本文通過聚醚型大分子序列結(jié)構(gòu)聚氨酯、聚己內(nèi)酯型大分子序列結(jié)構(gòu)聚氨酯、聚醚-聚己內(nèi)酯型大分子序列結(jié)構(gòu)聚氨酯進(jìn)行了相關(guān)性能的研究，并得出了不同結(jié)構(gòu)聚氨酯所具有的性能參數(shù)，為其廣泛應(yīng)用提供一定的理論基礎(chǔ)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

聚四亞甲基酸二醇（美國英威達(dá)）、聚己內(nèi)醋二元醇（日本三井）、聚己二酸乙二醇酷（濰坊合成革廠）、2，4-甲苯二異氰酸酯（日本三井）、二甲硫基甲苯二胺（大豐天成化學(xué)有限公司）。

1.2 實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備

平板硫化機(jī)（中國青島亞東象械集團(tuán)）、多功能電動攬拌器（鞏義市英峪予華儀器廠）、電熱鼓風(fēng)干燥箱（天津市實(shí)驗(yàn)儀器廠）、循環(huán)水式真空泵（鞏義市英峪予華儀器廠）、數(shù)顯恒溫水浴槽（重慶慧達(dá)實(shí)驗(yàn)儀器有限公司）。

2 聚氨酯性能影響因素分析

2.1 聚氨酯力學(xué)性能影響因素分析

2.1.1 聚醚型大分子序列結(jié)構(gòu)聚氨酯

以-D-CAC-為單元的有序大分子制備的聚氨酯標(biāo)記為PU1，以-D-CAC-ACA-CAC-為單元的有序大分子制備的聚氨酯標(biāo)記為PU2，對這兩種不同序列結(jié)構(gòu)的聚氨酯力學(xué)性能進(jìn)行檢測。在同一擴(kuò)鏈系數(shù)下，大分子序列結(jié)構(gòu)不同，其表現(xiàn)出來的力學(xué)性能就會有所不同。例如在擴(kuò)鏈系數(shù)為0.90時，PU1的硬度為80shore，PU2的硬度則為53shore；PU1的拉伸強(qiáng)度在42—46MPa之間變化，PU2的拉伸強(qiáng)度則在12—19MPa之間變化，其拉伸強(qiáng)度要明顯小于PU1；PU1的耐撕裂強(qiáng)度在78—88kN/m之間變化，PU2的耐撕裂強(qiáng)度則在26—31kN/m之間變化，說明PU1在耐撕裂上要明顯優(yōu)于PU2。但斷裂伸長率則表現(xiàn)為相反，PU1的斷裂伸長率在362—429%之間變化，PU2的這一數(shù)值則變?yōu)榱?54—1136%。由此可見，對聚醚型聚氨酯來說，其力學(xué)性能與其序列結(jié)構(gòu)有很大的關(guān)系。分子的排列方式不同，硬鏈段含量和交聯(lián)點(diǎn)的分子量就會不同，從而導(dǎo)致其力學(xué)性能表現(xiàn)不同。

2.1.2 聚己內(nèi)酯型大分子序列結(jié)構(gòu)

在不同的擴(kuò)鏈系數(shù)下，PU3的硬度基本不變，都維持在83左右，而PU4，即使在同一擴(kuò)鏈系數(shù)下，因?yàn)闇囟鹊牟煌憩F(xiàn)出巨大的差異。例如，PU4在擴(kuò)鏈系數(shù)為0.95時，常溫是硬度為89，而在100℃的情況下，硬度就變?yōu)榱?6.拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長率、耐撕裂強(qiáng)度都隨著擴(kuò)鏈系數(shù)的增大而增大。在拉伸強(qiáng)度上，PU3要明顯高于PU4，在斷裂伸長率上，PU4要優(yōu)于PU3.在耐撕裂強(qiáng)度上，在同一擴(kuò)鏈系數(shù)下，PU3要高于PU4，但是差別并不是很大。PU3的耐撕裂強(qiáng)度在56—81之間變化，PU4的在54—71之間變化。

2.1.3 聚醚-聚己內(nèi)酯型大分子序列結(jié)構(gòu)

以-D-CXC-為單元制備的聚氨酯標(biāo)記為PU5，以-D-CBCACA-CBC-為單元的有序大分子制備的PU6標(biāo)記為PU6，以-D-CAC-BCB-CAC-為單元的有序大分子聚氨酯標(biāo)記為PU7.對這三種聚氨酯的力學(xué)性能進(jìn)行測試并分析。在同一擴(kuò)鏈系數(shù)下，PU6和PU7的各項(xiàng)數(shù)值比較接近，這說明他們的性能具有相似性。

2.2 聚氨酯耐溶度性能影響因素分析

2.2.1 聚醚型大分子序列結(jié)構(gòu)

以下為兩種序列結(jié)構(gòu)的聚醚型聚氨酯在冬季室溫條件下，對環(huán)己酮耐溶劑性能對比統(tǒng)計。PU1、PU2溶脹率都隨著擴(kuò)鏈系數(shù)增大而增大，即耐溶劑性能變差。對PU1和PU2耐溶劑性能比較，在同一擴(kuò)鏈系數(shù)下，PU1溶脹率要明顯小于PU2，說明PU1耐溶劑性能要明顯優(yōu)于PU2。

2.2.2 聚己內(nèi)酯型大分子序列結(jié)構(gòu)

對聚己內(nèi)酯型的聚氨酯來說，擴(kuò)鏈系數(shù)對其的耐溶劑性能影響是一樣的，擴(kuò)鏈系數(shù)與溶脹率呈直線相關(guān)關(guān)系。在對PU3和PU4耐溶劑性能的比較，以-D-CBC-為單元的PU3的溶脹率要低于以-D-CBC-BCB-CBC-為單元構(gòu)成的PU4.PU3的溶脹率在66—93之間變化，而PU4的溶脹率則在175—228之間變化。

2.2.3 聚醚-聚己內(nèi)酯型大分子序列結(jié)構(gòu)

對以-D-CXC-為單元的大分子PU5和以-D-CBC-ACACBC-為單元的有序大分子PU6在冬季室溫(10℃)環(huán)己酮中耐溶劑性能對比。聚醚-聚己內(nèi)酯型的聚氨酯的溶脹率也是隨著擴(kuò)鏈系數(shù)的增大而增大。這兩種聚氨酯比起來，PU5的溶脹率要明顯小于PU6的溶脹率。

3 結(jié)語

在對聚氨酯性能因素的測試中，以其力學(xué)性能和耐溶劑性能作為指標(biāo)，對不同類型的不同序列的大分子結(jié)構(gòu)的聚氨酯進(jìn)行了測試，結(jié)果顯示，分子序列結(jié)構(gòu)不同，其表現(xiàn)出來的性能則就會不同。所以，應(yīng)根據(jù)應(yīng)用場合的具體要求，制備、生產(chǎn)相應(yīng)的聚氨酯。

[1]葉青萱.淺談影響聚氨酯性能因素[J].化學(xué)推進(jìn)劑與高分子材料,2009,7(1)：13-16.

[2]彭永利,梅梅,余飛.聚氨酯彈性體的性能研究[J].武漢化工學(xué)院學(xué)報,2004,26(3)：49-50.