聚氨酯彈性體耐熱性的影響因素分析.doc

聚氨酯彈性體耐熱性的影響因素分析 -青島科標(biāo)分析 聚氨酯彈性體是以二異氰酸酯和低聚物多元醇為基本原料聚合而成的高分子材料，具有機(jī)械性能好、耐磨耗、耐油、耐撕裂、耐化學(xué)腐蝕、耐射線輻射、粘接性好等優(yōu)異性能，但其使用溫度一般不超過80，100以上材料會軟化變形，機(jī)械性能明顯減弱，短期使用溫度不超過120，嚴(yán)重限制了其廣泛應(yīng)用。因此，許多研究機(jī)構(gòu)及學(xué)者對聚氨酯彈性體耐熱形變性能進(jìn)行了研究，并制備了許多耐熱性能優(yōu)良的材料，使其在較高的溫度下具有較好的機(jī)械性能。但是聚氨酯彈性體結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，影響其耐熱形變因素很多。 1.原料對彈性體耐熱性影響 1）低聚物多元醇：不同結(jié)構(gòu)的低聚物多元醇與相同異氰酸酯反應(yīng)生成的氨基甲酸酯，其熱分解溫度相差很大，伯醇最。高，叔醇最低。由于酯基的熱穩(wěn)定性比較好，而醚基的碳原子上的氫容易被氧化，所以聚酯型聚氨酯耐熱性能比聚醚型聚氨酯好。由聚酯所制備的聚氨酯，聚酯類型的不同對熱性能幾乎沒有太大的影響。 2）異氰酸酯：硬段是影響聚氨酯彈性體耐熱性能的主要結(jié)構(gòu)因素。一般情況下，異氰酸酯純度越高，異構(gòu)體越少，生成的聚氨酯彈性體規(guī)整度、對稱性越高，耐熱性越好。結(jié)構(gòu)規(guī)整的異氰酸酯形成的硬鏈段極易聚集，提高了微相分離程度，硬段間的極性基團(tuán)產(chǎn)生氫鍵，形成硬段相的結(jié)晶區(qū)，使整個結(jié)構(gòu)具有較高的熔點(diǎn)。另外，異氰酸酯過量的前提下加入三聚催化劑或進(jìn)行后硫化的工藝措施，可在彈性體中形成穩(wěn)定的異氰酸酯交聯(lián)，從而使彈性體的耐熱性能提高。 3）催化劑：脂環(huán)族異氰酸酯反應(yīng)活性較低，反應(yīng)體系須加催化劑，以促進(jìn)反應(yīng)按預(yù)期的方向和速度進(jìn)行。最有實(shí)用價值的催化劑是有機(jī)金屬化合物，高分子的有機(jī)羧酸、叔胺類化合物也對異氰酸酯的化學(xué)反應(yīng)有很好的促進(jìn)作用。 4）交聯(lián)劑：聚氨酯彈性體的優(yōu)良特性與其物理交聯(lián)和化學(xué)交聯(lián)結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。有實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，加入交聯(lián)劑三元醇N3010，聚氨酯彈性體在硬段間形成交聯(lián)，透光率、熱穩(wěn)定性和力學(xué)性能與未加交聯(lián)劑的聚氨酯彈性體相比有明顯提高。 5）擴(kuò)鏈劑：擴(kuò)鏈劑對耐熱性的影響與其剛性有關(guān)。一般來說，剛性鏈段含量越高，彈性體耐熱性就越好。另外，擴(kuò)鏈劑氫醌雙羥乙基醚(HQEE)是一種新型無毒擴(kuò)鏈劑，可以代替MOCA，有許多優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于聚氨酯彈性體中，能提高聚氨酯耐熱性、抗撕裂強(qiáng)度和膠料貯存穩(wěn)定性。2、聚合工藝條件對彈性體耐熱性影響 增加彈性體分子中脲基和氨基甲酸酯基的摩爾分?jǐn)?shù),減少脲基甲酸酯基、縮二脲基團(tuán)的摩爾分?jǐn)?shù),可以提高彈性體的熱穩(wěn)定性,即嚴(yán)格控制工藝條件,特別是反應(yīng)物的用量和純度,使反應(yīng)盡可能多生成脲基和氨基甲酸酯基,對改善彈性體的耐熱性具有重要意義。德國專利報(bào)道采用半預(yù)聚法制得軟化溫度為147的聚氨酯彈性體。另外, 120左右的溫度下4 h以上的后硫化條件也可提高聚氨酯彈性體澆注膠的耐熱形變性能。3、改性對聚氨酯彈性體耐熱性的影響 1）有機(jī)硅改性：有機(jī)硅改性聚氨酯彈性體具有較高的耐熱性,其熱變形溫度可達(dá)190。 2）引入分子內(nèi)基團(tuán)：聚氨酯彈性體的熱分解溫度主要取決于大分子結(jié)構(gòu)中各種基團(tuán)的耐熱性。軟鏈段中如有雙鍵,會降低彈性體的耐熱性能,而引入異氰脲酸酯環(huán)和無機(jī)元素可提高聚氨酯彈性體的耐熱性能 。 3）與納米粒子和填料復(fù)合：納米材料是“21世紀(jì)最有前途的材料”,聚合物基納米復(fù)合材料是指其分散相的尺寸至少有一維在納米級范圍內(nèi)。納米粒子因獨(dú)特的性能,與聚氨酯彈性體復(fù)合使其機(jī)械性能得到明顯提高,而且可以增加彈性體的耐熱性和抗老化等功能特性。土中的硅酸鹽起到了隔熱作用,可以有效提高復(fù)合材料的耐熱性。微米級無機(jī)填料改性聚氨酯彈性體的機(jī)械性能