从聚氨酯的分子结构特点说明如何控制聚氨酯泡沫的软硬程度。

发布网友发布时间：2023-04-25 22:54

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热心网友时间：2023-10-17 00:03

正巧我做过这方面的报告，就顺便给出吧，希望能帮到你(*^__^*) ~ 影响聚氨酯结构与性能的主要因素包括:软/硬段结构、分子量（还有交联度、助剂）等等。 ⑴ 硬段对聚氨酯性能的影响在PU体系中，软段的玻璃化转变温度低于室温，以橡胶态存在。硬段分布其中，起物理交联点的作用。硬段的主要组成部分是异氰酸酯的反应产物一氨基甲酸酯基团或脲基。因而异氰酸酯的结构与反应活性对PU的性能有至关重要的作用。由分子结构对称性强的二异氰酸酯(如MDI)制备的PU，比由结构不对称的二异氰酸酯(如TDI)制备的PU具有更高的模量和撕裂强度，因为对称的分子链可产生规整有序相区，促进了PU链段的结晶。芳香族异氰酸酯基PU由于具有刚性芳环，其强度较脂肪族异氰酸酯基PU大，抗热氧化性也较好，但其抗紫外线降解性能差，容易泛黄。扩链剂对PU性能也有所影响。含芳环的二元醇较脂肪族二元醇，扩链得到的PU具有更好的强度；二元胺扩链的PU较二元醇扩链的PU具有更高的强度、模量、粘接性、耐热性。提高硬段含量，会使PU硬度增加、弹性降低，一般也会使PU的内聚力和粘接力提高。但硬段含量过高，内聚力过强，链段活动和扩散能力减弱，可能会导致粘接力下降。硬段中可能出现由异氰酸酯反应形成的几种键基团，其热稳定性顺序如下：异氰脲酸酯＞脲＞氨基甲酸酯＞缩二脲＞脲基甲酸酯提高PU中硬段的含量通常使硬度增加、弹性降低，且一般来说，聚氨酯的内聚力和粘结力亦得到提高；但若硬段含量太高，由于急性基团太多会约束聚合物链段的活动和扩散能力，有可能降低粘结力。而含游离-NCO基团的胶黏剂是例外，因-NCO会与基材表面发生化学作用。 ⑵软段对聚氨酯性能的影响软段的玻璃化转变温度(Tg)较低，使聚氨酯在较低的温度下仍然具有良好的弹性。软段由多元醇构成，通常有聚醚型多元醇、聚酯型多元醇和聚烯烃多元醇。目前应用最多的为聚酯型和聚醚型多元醇。聚烯烃多元醇和含离子基多元醇的应用也有报道。聚烯烃多元醇主要是改善对基材的润湿性，含离子基多元醇用来提高固含量和耐水性。聚酯型聚氨酯由于酯基的强极性，能与硬段形成氢键，分子间作用力强，具有较好的物理机械性能，聚醚型聚氨酯由于醚键较易旋转，具有较好的柔顺性，因而耐低温性能好。在聚醚结构中不含酯基，所以其耐水性好。软段种类对PU胶粘剂的性能有着重要的影响。聚醚多元醇的分子量在600-3000，在分子链的组成之中，软段在PU中占绝大质量分数。酯基的内聚能为12.2kJ/mol，醚键的内聚能为4.2kJ/mol，所以聚酯型PU比聚醚型PU具有更高的强度和硬度，对极性材料的粘接力也大。而醚键容易旋转，具有较好的柔顺性，聚醚型PU比聚醚型PU具有更好的耐水解性。因此，要获得较好的粘接强度，可选择聚酯多元醇作为原料;要获得良好的耐低温性能和耐水解性，可以选择聚醚多元醇作为原料。软段分子量与结晶性对PU的影响也很大。一般来说，分子量相同的情况下，软段为聚酯，则PU的强度随聚酯二醇分子量的增加而提高；而软段为聚醚，则PU的强度随聚醚二醇分子量的增加而下降。聚酯型软段的极性强，分子量大则结构规整性高，对改善强度有利；而聚醚型软段极性较弱，分子量大则PU中硬段的相对含量减小，导致体系强度下降。软段的结晶也会影响粘接层的内聚力和粘接力。采用高结晶性的聚酯多元醇为软段的高分子量线型PU胶粘剂，即使不用固化剂也能得到高强度的粘接，且初钻性好。而用含侧基的聚酯二醇，结晶性差，但侧基对酯基起到保护作用，能改善PU的抗热氧化性、耐水性、耐霉菌性。 ⑶分子量、交联度对PU性能的影响分子量对胶粘剂的影响主要体现在固化前的分子扩散能力、固化产物的韧性、交联密度等方面。分子量小，分子活动能力和胶液渗透润湿能力强，这是形成良好粘接的重要条件；但分子量过小，固化时分子量增长不够，粘接强度仍然较差。分子量大，初始粘接强度好；但分子量过大也会导致胶液润湿能力变差。因此，合适的分子量对胶粘剂的综合性能是非常重要的。分子量还和固化后的交联密度有关。一定程度的交联可以提高胶粘剂的粘接强度、耐热性、耐水解性、耐溶剂性。过量的交联则影响PU的结晶和微相分离，可能会对胶层的内聚强度造成损害。