影响聚氨酯性能的因素之浅析

2015-08-15何岩杜瑞青田华吴剑勇杨兴文中钢集团郑州金属制品研究院有限公司河南郑州450001

化工管理 2015年26期

何岩杜瑞青田华吴剑勇杨兴文 (中钢集团郑州金属制品研究院有限公司，河南郑州 450001)

为进一步深入了解聚氨酯力学性能以及耐溶剂性能的影响因素，本文通过聚醚型大分子序列结构聚氨酯、聚己内酯型大分子序列结构聚氨酯、聚醚-聚己内酯型大分子序列结构聚氨酯进行了相关性能的研究，并得出了不同结构聚氨酯所具有的性能参数，为其广泛应用提供一定的理论基础。

1 实验部分

1.1 实验材料

聚四亚甲基酸二醇（美国英威达）、聚己内醋二元醇（日本三井）、聚己二酸乙二醇酷（潍坊合成革厂）、2，4-甲苯二异氰酸酯（日本三井）、二甲硫基甲苯二胺（大丰天成化学有限公司）。

1.2 实验仪器设备

平板硫化机（中国青岛亚东象械集团）、多功能电动揽拌器（巩义市英峪予华仪器厂）、电热鼓风干燥箱（天津市实验仪器厂）、循环水式真空泵（巩义市英峪予华仪器厂）、数显恒温水浴槽（重庆慧达实验仪器有限公司）。

2 聚氨酯性能影响因素分析

2.1 聚氨酯力学性能影响因素分析

2.1.1 聚醚型大分子序列结构聚氨酯

以-D-CAC-为单元的有序大分子制备的聚氨酯标记为PU1，以-D-CAC-ACA-CAC-为单元的有序大分子制备的聚氨酯标记为PU2，对这两种不同序列结构的聚氨酯力学性能进行检测。在同一扩链系数下，大分子序列结构不同，其表现出来的力学性能就会有所不同。例如在扩链系数为0.90时，PU1的硬度为80shore，PU2的硬度则为53shore；PU1的拉伸强度在42—46MPa之间变化，PU2的拉伸强度则在12—19MPa之间变化，其拉伸强度要明显小于PU1；PU1的耐撕裂强度在78—88kN/m之间变化，PU2的耐撕裂强度则在26—31kN/m之间变化，说明PU1在耐撕裂上要明显优于PU2。但断裂伸长率则表现为相反，PU1的断裂伸长率在362—429%之间变化，PU2的这一数值则变为了854—1136%。由此可见，对聚醚型聚氨酯来说，其力学性能与其序列结构有很大的关系。分子的排列方式不同，硬链段含量和交联点的分子量就会不同，从而导致其力学性能表现不同。

2.1.2 聚己内酯型大分子序列结构

在不同的扩链系数下，PU3的硬度基本不变，都维持在83左右，而PU4，即使在同一扩链系数下，因为温度的不同而表现出巨大的差异。例如，PU4在扩链系数为0.95时，常温是硬度为89，而在100℃的情况下，硬度就变为了26.拉伸强度、断裂伸长率、耐撕裂强度都随着扩链系数的增大而增大。在拉伸强度上，PU3要明显高于PU4，在断裂伸长率上，PU4要优于PU3.在耐撕裂强度上，在同一扩链系数下，PU3要高于PU4，但是差别并不是很大。PU3的耐撕裂强度在56—81之间变化，PU4的在54—71之间变化。

2.1.3 聚醚-聚己内酯型大分子序列结构

以-D-CXC-为单元制备的聚氨酯标记为PU5，以-D-CBCACA-CBC-为单元的有序大分子制备的PU6标记为PU6，以-D-CAC-BCB-CAC-为单元的有序大分子聚氨酯标记为PU7.对这三种聚氨酯的力学性能进行测试并分析。在同一扩链系数下，PU6和PU7的各项数值比较接近，这说明他们的性能具有相似性。

2.2 聚氨酯耐溶度性能影响因素分析

2.2.1 聚醚型大分子序列结构

以下为两种序列结构的聚醚型聚氨酯在冬季室温条件下，对环己酮耐溶剂性能对比统计。PU1、PU2溶胀率都随着扩链系数增大而增大，即耐溶剂性能变差。对PU1和PU2耐溶剂性能比较，在同一扩链系数下，PU1溶胀率要明显小于PU2，说明PU1耐溶剂性能要明显优于PU2。

2.2.2 聚己内酯型大分子序列结构

对聚己内酯型的聚氨酯来说，扩链系数对其的耐溶剂性能影响是一样的，扩链系数与溶胀率呈直线相关关系。在对PU3和PU4耐溶剂性能的比较，以-D-CBC-为单元的PU3的溶胀率要低于以-D-CBC-BCB-CBC-为单元构成的PU4.PU3的溶胀率在66—93之间变化，而PU4的溶胀率则在175—228之间变化。

2.2.3 聚醚-聚己内酯型大分子序列结构

对以-D-CXC-为单元的大分子PU5和以-D-CBC-ACACBC-为单元的有序大分子PU6在冬季室温(10℃)环己酮中耐溶剂性能对比。聚醚-聚己内酯型的聚氨酯的溶胀率也是随着扩链系数的增大而增大。这两种聚氨酯比起来，PU5的溶胀率要明显小于PU6的溶胀率。