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。
聚醚／液化改性MDI型聚氨酯弹性体的合成及其性能的研究
性 能 稳 定 ；聚 醚 ２４：０ ０ １Ｈ＝２ ０±２ ｇ ＯＨ ｇ 酸 ８ ０ｍ Ｋ ／ ，
合成 材料 ， 一般 由聚醚 、 酯 和 聚烯 烃 等低 聚物 多 聚 元醇 与 多异 氰 酸酯及 二 醇 或 二胺 类 扩链 剂 逐 步加
聚氨 酯 弹性 体 ， 又称 聚 氨 基 甲酸 酯 弹 为 ３ ％ 和 ２ ．５ ， Ｉ： ｃ １ ２３ ％ 自
种 主链 上 含有 较多 的氨 基 甲酸 酯 基 团的 高分 子
制， Ｌ—ＭＤＩ 利 用 一 种 多 元 醇 与 ＭＤ 部 分 反 是 Ｉ
的 弹性 材料 ， 既具 有橡 胶 的高 弹 性 ， 具有 塑 料 的 又
高强 度 ， 的 伸 长 率 大 ， 度 范 围 广 。它 的 耐 磨 它 硬 性 、 物相 容性 与 血液 相 容性 特 别 突 出 。同 时 ， 生 它 还 有优 异 的耐 油 、 冲击 、 低 温 、 耐 耐 耐臭 氧 、 辐射 耐 和 负重 、 热 、 缘 等 性 能 。 因此 ， 氨 酯 弹性 体 隔 绝 聚 的应用 领域 非 常 广 泛… 。普 通 ＭＤ 常 温 下 为 固 Ｉ 体 ， 利 于反 应进 行 。而 液 化改 性 ＭＤ 常 温 下 为 不 Ｉ 液体 ， 并且 一 Ｎ Ｏ 含 量 非 常 稳 定 ， 生 产 聚 氨 酯 ｃ 是 弹性体 的 一 种 很 好 的 原 料 Ｌ 。笔 者 用 聚 醚 加 低 ２ Ｊ 分 子 二元 醇 为 Ａ料 和 自制 液 化 ＭＤＩ 原 料 制 备 为
成 聚合 而成 。它 是 一种 介 于 一般 橡 胶 与塑 料 之 间
值 Ｉ＜０．５ ｐ 。 １ ，Ｈ＝５ ８ 水份 ＜０．％ ， 度 （ ５ ．， １ 粘 ２ ℃）
影响MDI型聚氨酯预聚体合成和性质的因素
[ 6]
; 同时降低贮存场所 的湿度 , 预聚体 采用
隔绝空气充氮气密封保存。 2 . 6 其它因素的影响 除了上述几种主要因素在预聚体的制备过程中 会对预聚反应产生重要影响外, 金属离子浓度、 体系 酸值 /水解率以及原料色号等也对预聚体有着不同 程度的影响。 钾、 钠、 铁等金属离子对异氰酸酯反应有催化作 用, 如果体系中这些金属离子含量超标 , 则对预聚反 应有催化效果 , 影响预聚体的贮存稳定性, 造成体系 粘度增长、 凝胶等不良后果。 不同的多元醇原料本身有不 同的酸值和水解 率, 从而对体系的 pH 值有不同影响。通常 , 在体系 偏酸的环境下 , 羟基和异氰酸酯之间反应活性最低, 因此可以根据反应需要, 决定是否加一定量的酸性 抑制剂, 比如苯甲酰氯或磷酸等, 从而有效控制反应 的进行 。 另外不同公司、 不同批次的 MD I , 由于生产工艺 不同以及加入的抗氧剂的种类和加入量不同
# 44#
聚氨酯工 业
第 25 卷
度相应增加。因此在 M DI型预聚体的制备中, 要针 对不同的反应温度、 原料的反应活性、 最终反应程度 等决定反应时间 , 避免造成制品质量下降。 2 . 3 原料结构的影响 M DI的结构对预聚反应有着不同的影响。 MDI 有两种常见的异构体, 即 2, 4 M DI 和 4 , 4 M DI ,其 中 4, 4 MD I由于其对称的分子结构 , 使得分子两端 的 NCO 基团具有等活性的特点, 而且活性要明显高 于 2, 4 MD I中 2 位上的 NCO 基团, 因此当 MD I原 料体系中 4 , 4 MDI含量高时, 其在制备预聚体时反 应速度明显较快 , 且 2 个 NCO 基团导致分子扩链加 剧 , 产物粘度明显偏高, 因此对于 MDI 100 和 MD I 50 等不同类型的 MD I制备异氰酸酯 , 要设定不同的 反应条件。 多元醇是制备 MD I 型聚氨酯预聚体的另一主 要原料 , 其种类和性能对预聚反应有着不同的影响。 不同种类多元醇对预聚反应速度影响不同 , 相同羟 值和官能度的聚酯多元醇与 MD I反应速度比聚醚 多元醇与 MD I 反应速 度快, 对应的 预聚体 粘度偏 高 ; 另外对于相同羟值和官能度的多元醇而言 , 分子 结构中含有的伯羟基比例越高, 其合成 MDI 型预聚 体时, 反应速度越快。因此在制备 MD I型聚氨酯预 聚体时 , 必须对所选择的多元醇结构进行必要的了 解和分析, 从而有针对性的确定其反应温度和反应 时间等反应条件。 2 . 4 R 值的影响 预聚反应体系中 NCO 基 团与 OH 基团的摩尔 比 ( R 值 ) 直接决定着预聚体的粘度、 聚氨酯分子链 中刚性链段密度及制品的性能。 理论上 R = 2 时有 2 个二异氰酸酯和 1 个聚醚 分子反应生成端 NCO 基的预聚体, 而实际上在反应 体系中也生成一些二聚体 , 体系中水分及其它杂质 消耗掉一部分异氰酸酯, 导致相对过多的 OH 基与 氨基甲酸酯等发生交联、 扩链等副反应, 从而使得体 系粘度明显增大; 理论上 R > 2 时 , 由于存在剩余的 游离异氰酸酯, 起到稀释作用, 相应分子扩链比例减 少 , 使得预聚体的粘度明 显降低; 所 以在实际生产 中 , 应尽量考虑到以上因素。 2 . 5 水分的影响 水分的来源主要是聚醚 /聚 酯多元醇或其它醇 类原料中所含的水分、 空气中的潮气、 反应器具中残 留的水分。这些水分与 M DI 这种活性较高的异氰
MDI异构体对聚氨酯弹性体微观结构和性能的影响
动 态 力 学 仪 （ ＭＡ） Ｑ Ｏ Ｄ ， ８Ｏ型 ， 国 Ｔ 美 Ａ公 司 ， 率 频
１０ ２ ） ０ ０ ９
（ ．北京４ Ｚ大学材料科 学与工程 学 院 １ Ｅ－ －
（ ．烟 台万华聚氨 酯股份 有 限公 司北 京研 究院 ２
摘
１２０ ） ０２０
要 ：以聚氧 化 丙烯 二 醇 （ Ｌ２ ０ ） Ｄ ．０ ０ 为软 段 ， 同 ２ ４－ 构 体 含 量 的 二 苯 基 甲烷 二 异 氰 酸 酯 不 ， 畀
中图分类 号 ： Ｑ３ ４ ９ Ｔ ３ ．
文 献标识 码 ： Ａ
文章编 号 ：０ ５—１０ （ ０ ０ ０ ０ ２ ０ １０ ９ ２ ２ １ ） ３— ０ ２— ４
聚氨酯 （ Ｕ） 性体 是 由硬 段 和软 段 构 成 的嵌 Ｐ 弹 段 聚合 物 ， 段 由异氰 酸酯 和小分 子扩链 剂组 成 ， 硬 软 段 由低 聚 物 多 元 醇 组 成 。 由 于 化 学 结 构 和 性 质 差 异， 二者 不 能 完全 相 容 ， 一 定 温度 下 产 生 微 相 分 在
（ Ｉ 和 １４ 丁二 醇 （ Ｄ 为硬段 ， 用预 聚 法合 成 了不 同异 构体 含 量 的 ＭＤ ＭＤ ） ，一 Ｂ Ｏ） 采 Ｉ型聚 氨 酯 弹性 体 。
采 用 ． Ｄ Ｃ和 Ｄ Ｉ Ｓ Ｒ、 ＭＡ等 分析 手段 对其 结 构和性 能进 行 了表征 。结果表 明 ， 随着 ２ ４ 一 Ｉ 构 ， ＭＤ 异
MDI论文：MDI基聚氨酯材料的制备及性能研究
MDI论文：MDI基聚氨酯材料的制备及性能研究【中文摘要】随着社会经济的发展和人们环保意识的提高,各国开始限制聚氨酯制品中VOC或HAP的含量,溶剂的挥发和残留会对施工人员和消费者的健康构成严重的威胁,溶剂型聚氨酯材料的使用受到了一定程度的约束,如在家装、纺织服装业等。
与此同时,水性聚氨酯、无溶剂型聚氨酯、聚氨酯基纳米复合材料等作为新材料正逐步进入人们的视野。
在聚氨酯材料领域中主要有脂肪族型和芳香族两大类,由脂肪族异氰酸酯制备的聚氨酯材料具有耐黄变、柔韧性较好,但强度、耐磨性能不如芳香族的。
4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)以其分子量大、饱和蒸汽压低、毒性低、价格低廉,而且MDI对称的分子结构使采用MDI制备的水性聚氨酯漆膜强度、耐磨性及弹性优于TDI,而且干燥迅速,市场前景广阔。
本文第一章以MDI基聚氨酯材料为主线,分别介绍了水性聚氨酯及其功能改性的研究进展以及在防水透湿纺织涂层胶方面的应用情况,另外又介绍了聚氨酯基纳米复合材料的研究进展,改性机理和以后的发展趋势；然后分别介绍了MDI基水性和溶剂型聚氨酯材料的研究现状、制备方法以及工业应用情况。
本文第二章以MDI、聚醚二元醇、二羟甲基丙酸(DMPA)等为主要原料合成了稳定的水性聚氨酯(WPU)乳液。
通过FT-IR分析、粒度分析、拉伸试验、差示扫描量热仪分析(DSC)、热重分析(TGA)和吸水率等测试,再对水性聚氨酯胶膜的力学性能、耐热性能及耐水性能等进行研究,通过透射电镜(TEM)对刚制备和放置一年后的水性聚氨酯乳液进行微观形貌对比分析,考察了不同类型的聚醚二醇、扩链剂和交联剂等对水性聚氨酯性能的影响。
研究结果表明：当用MDI、1,4-BDO、含4.0wt%的DMPA等作为硬段时,用N220作为软段合成的WPU,乳液稳定性好,胶膜吸水率低,断裂伸长率大,手感柔软、不粘且丰满；用PTMG 作为软段制备的WPU的氢键化程度、结晶度和耐热性较好。
聚氨酯弹性体的合成及其阻尼性能的研究
中 图 分 类 号 ：ＴＱ ３２０
文 献 标 志 码 ：Ａ
文 章 编 号 ：１００９—５９９３（２０１６）０２—００３０—０５
Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ Ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ Ｅｌａｓｔｏｍ ｅｒ ａｎｄ Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｉｔｓ
Ｄａｍ ｐｉｎｇ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ＹＡＯ Ｌｉ—ｎａ ，ＳＵＮ Ｌｕ—ｙａｏ， ＧＵ Ｙａｏ （Ｒｕｂｂｅｒ ａｎｄ Ｐｌａｓｔｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｎｄ Ｍ ｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｑｉｎｇｄａｏ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｑｉｎｇｄａｏ ２６６０４２，Ｃｈｉｎａ）
离 ，因此 ，聚氨酯材料具有 较高 的阻尼 损耗 因子 ，是
一
３Ｏ 一
聚 氨 酯 弹性 体 的 合 成 及 其 阻尼 性 能 的研 究
《上 海 塑料 》２０１６年 第 ２期 （总 第 １７４期 ）
一 种 研 究 得 较 多 的 阻 尼 材 料 ［２ ］。 根 据 基 团 贡 献 分 析法 和聚合 物 阻 尼性 能 定 量 化理 论［６ ］：在 主链 上 引入侧 基或增 大侧基 的体积 ，可以破坏 丙烷 为原料 ，采 用半预 聚体 制备 聚氨 酯 弹性体 ；对端 羟基 聚环 氧 氯 丙
烷 和聚氨 酯弹性体 的 阻尼性 能 进行 了表 征 ，并研 究 了半 预 聚体 中一 ＮＣＯ 的 的质 量 分 数 、弹 性
体 中硬段 的 质量 分数 、异氰 酸 酯的种 类和 聚 醚 的相 对 分子 质 量 对聚 氨 酯 弹性 体 阻尼性 能的 影
桨 、温度 计和恒压 漏斗 的三 口烧瓶 中 ，搅 拌 ，并 加热 到 １１Ｏ℃ ，真空 处 理 ２ ｈ，脱 除 易挥 发 性 组分 及 水 分 ，然后 冷却至 ６Ｏ℃ ，加入 计 量 的异 氰 酸 酯 ４，４，ｌ
免充气轮胎用聚氨酯弹性体的合成及性能
第３８卷 第２期 ２０２３年６月 西 南 科 技 大 学 学 报 ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｏｕｔｈｗｅｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｖｏｌ．３８Ｎｏ．２ Ｊｕｎｅ２０２３ＤＯＩ：１０．２００３６／ｊ．ｃｎｋｉ．１６７１ ８７５５．２０２３．０２．００４收稿日期：２０２２－０７－０６；修回日期：２０２２－１０－１２基金项目：四川省科技厅项目（２０２１ＹＦＧ００９３）；四川省重大科技成果转化示范项目（２０１８ＣＣ００２４）作者简介：第一作者，唐书通（１９９８—），男，硕士研究生，Ｅ ｍａｉｌ：１１５８５３９９９１＠ｑｑ．ｃｏｍ；通信作者，刘海东（１９８５—），男，副教授，研究方向为材料加工，Ｅ ｍａｉｌ：ｌｉｕｈａｉｄｏｎｇ＠ｓｗｕｓｔ．ｅｄｕ．ｃｎ；通信作者，陈大德（１９６３—），男，高级工程师，研究方向为免充气轮胎结构设计，Ｅ ｍａｉｌ：１８１４５５１９８８＠ｑｑ．ｃｏｍ免充气轮胎用聚氨酯弹性体的合成及性能唐书通１ 熊恒森１ 余前孙２ 刘海东１ 陈大德２（１．西南科技大学制造过程与测试技术教育部重点实验室 四川绵阳 ６２１０１０；２．深圳市道瑞轮胎有限公司 广东深圳 ５１８１００）摘要：以聚己内酯（ＰＣＬ）为软段，二苯基甲烷二异氰酸酯（ＭＤＩ－１００）和１，４－丁二醇（ＢＤＯ）为硬段，通过分子结构设计制备具有优良动态力学性能和低温性能的浇注型聚氨酯弹性体，并将聚氨酯弹性体用于制备免充气轮胎。
研究了预聚体ＮＣＯ（异氰酸酯基）质量分数和软段分子量对弹性体动态力学性能和低温性能的影响。
结果表明：当预聚体ＮＣＯ质量分数为６．０％，分子量１０００和２０００的ＰＣＬ质量比为１５∶１０时，合成的聚氨酯弹性体综合性能最佳，此弹性体的玻璃化转变温度为－１３．２５℃，常温下硬度为８５．０Ａ，拉伸强度为４９．２１±２．３９ＭＰａ，断裂伸长率为（６７９．２６±１７．１６）％，循环拉伸弹力恢复率为８９．９６％；动态力学分析结果显示此弹性体的储能模量为１７．５ＭＰａ，损耗因子ｔａｎδ仅为０．１６７（２５℃）。
聚氨酯弹性体的结构与力学性能
第21卷 第2期Vol 21 No 2材 料 科 学 与 工 程 学 报Journal of Materials Science &Engineering总第82期Feb.2003文章编号:1004 793X (2003)02 0211 04收稿日期:2002 07 05;修订日期:2002 10 11基金项目:中国工程物理研究院科学基金资助项目(990563)作者简介:钟发春(1970 ),男,博士,四川简阳人,中国工程物理研究院化工材料研究所助研,从事互穿聚合物网络阻尼材料研究工作。
聚氨酯弹性体的结构与力学性能钟发春,傅依备,尚 蕾,田春蓉,王晓川,赵晓东(中国工程物理研究院化工材料研究所,四川绵阳 621900)摘 要 室温催化合成了一系列不同结构的聚氨酯弹性体,研究了软硬链段的化学结构对聚氨酯弹性体形态结构和力学性能的影响规律,结果表明,由MDI 合成的PU 弹性体的力学性能和阻尼性能优于相应的由TDI 合成的PU 弹性体,对称结构的MDI 易规整排列,提高了力学强度,软硬链段之间的相容性和较强的相互作用有利于提高弹性体的力学性能。
关键词 聚氨酯;弹性体;力学性能;形态结构中图分类号:TQ334 文献标识码:AStructure and Mechanical Properties of Polyurethane ElastomersZHONG Fa chun,FU Yi bei,SHANG Lei,TIAN Chun rong,WANG Xiao chuan,ZHAO X iao dong(Institute of C hem ical M aterials,Chinese Academ y of Eng ineering and Physics,Mianyang 621900,China)Abstract A serials of polyurethane (PU )elastomers with 4,4 methylene diphenyl dii socynat(MDI),tolyene 2,4 diisocyanate(TDI)as hard segments and poly(tetramethylene glycol)(PTMG)with different molecular weight as soft segments were synthesized by cat alyst at room temperature,and the chemical structures of soft segments and hard segments that affected the mechanical properties were also studied.The resul t demonstrated that the mechanical performance and damping properties of MDI PU elastomers were superior to that of TDI PU,because of MDI has symmetrical s tructure and arranged regularly that enhanced the compatibility and in teraction between hard segments and soft segments,and improved the mechanical dampi ng performance.Key w ords polyurethane;elastomer;mechanical performance;structure1 前 言聚氨酯弹性体(polyurethane elastomer)可以看作是一种介于一般橡胶与塑料之间的材料,其最大特点是硬度范围宽而富有弹性,耐磨性卓越,有良好的机械强度、耐油性和耐臭氧性,低温性能也很出色,因此,其用途十分广泛[1~4]。
PTMGMDI体系聚氨酯弹性体的力学性能研究已看
按配比将预聚体与扩链剂混合均匀，浇注到预 热的平板模具中，待达到凝胶点时加压硫化，脱模后 在１００℃的烘箱中硫化２０ ｈ。室温放置１周后进行 力学性能测试。 １．３主要仪器
电子万能试验机，ＣＭＴ ６１０４型，深圳市新三思 计量技术有限公司；橡胶硬度计，ＩⅨ一Ａ型，营口实验 材料厂；橡胶冲击弹性试验机，型号Ｚ１ １６，天津材料
万方数据
·１４·
聚氨酯工业
第２４卷
实验机厂。 １．４力学性能测试
拉伸强度、伸长率和模量按ＧＢ／Ｔ ５２８—１ ９９２标 准测定；邵氏硬度按ＧＢ／Ｔ ５３ｌ一１９９２标准测定；撕 裂强度按ＧＢ／Ｔ ５２９—１９９ｌ标准测定；冲击弹性按 ＧＢ／Ｔ １６８１—１９８２标准测定。
２结果与讨论
２．１ 预聚体ＮＣＯ基含量对Ｐ１ＬＪ弹性体性能的影响 分别采用相对分子质量为１０００和２０００的
门ＭＧ作软段，ＭＤＩ／ＢＤｏ为硬段，其预聚体ＮｃＯ基 含量对Ｐｕ弹性体力学性能的影响见表ｌ和表２。
表ｌ Ｍ。（明阿讧Ｇ）＝ｌＯ∞的预聚体ＮＣ０含量对ＰＵ弹性体力学性能的影响
由表１和表２可知，无论阴ＭＧ相对分子数量 是１０００还是２０００，随预聚体ＮＣ０基含量的增加， Ｐｕ弹性体的硬度、模鼍和撕裂强度明显提高，伸长 率和冲击弹性略有下降；当软段Ｍ。＝１０００时，拉伸 强度增加缓慢，预聚体ＮＣＯ质量分数在８．９％时， 模量和强度最高；当肘。＝２０００时，ＮＣＯ质量分数在 ７．６％时，拉伸强度达最大值。提高预聚体ＮｃＯ基 含量，即提高了异氰酸酯与羟基的摩尔比，使Ｐｕ的 硬段含量增加，内聚能密度增大，导致硬度、强度和
mdi 聚氨酯合成方法
mdi 聚氨酯合成方法
聚氨酯是一种高分子化合物，它的合成方法主要包括两步，即预聚体化和聚合化。
预聚体化是指将异氰酸酯与多元醇进行反应形成一种被称为预聚体的化合物。
这一步的反应是通过将异氰酸酯与多元醇在较低的温度下反应，生成类似长链状的预聚体。
在这个反应中，异氰酸酯的NCO基团与多元醇的OH基团之间发生加成反应，形成封闭环节。
聚合化是指将预聚体与链延长剂进行反应，形成聚氨酯。
具体而言，链延长剂是一种含有活泼氢基的化合物，它与预聚体的NCO基团进行反应。
在这一步反应中，预聚体中的封闭环节
被打开，同时形成新的封闭环节。
需要注意的是，聚氨酯合成方法可以根据具体的实验条件和所需的产品性质进行调整。
例如，可以选择不同的异氰酸酯和多元醇来改变聚氨酯的硬度、弹性、耐磨性等性质。
此外，聚氨酯的合成还可以通过其他方式，如无溶剂合成法、水性合成法等进行。
TDI和NDI型的聚氨酯弹性体合成与性能研究
TDI和NDI型的聚氨酯弹性体合成与性能研究发布时间：2022-08-31T07:38:17.950Z 来源：《工程建设标准化》2022年37卷4月8期作者：冯海猛[导读] 工业中经常使用聚氨酯弹性体当做主要原材料，不同的异氰酸酯种类对聚氨酯弹性体的性能带来不同的影响。
冯海猛国科（山东）新材料技术有限公司 277500摘要：工业中经常使用聚氨酯弹性体当做主要原材料，不同的异氰酸酯种类对聚氨酯弹性体的性能带来不同的影响。
本文采用TDI、NDI 、环氧硅油和1,4-丁二醇等为原料，分别合成或改性不同类型的聚氨酯弹性体，研究了不同原料对聚氨酯弹性体的强度及外观等性能的影响。
结果表明，不同异氰酸酯的聚氨酯弹性体，其硬度、拉伸强度、断裂伸长率均不同，芳香族异氰酸酯中苯环的存在使得弹性体的刚性得到提升，但刚性增强会降低分子链的柔顺性。
关键词：TDI；NDI ；聚氨酯弹性体；硬度；拉伸轻度；断裂伸长率前言：聚氨酯弹性体的性能十分优越，具有极高的耐撕裂性、耐磨性和耐化学腐蚀性，其中最为突出的性能为耐磨性，而且自身的黏合性效果极好，具有较强的吸震能力，可以调节其硬度。
不同的异氰酸酯类聚氨酯弹性体的制备和性能不相同，只有不断研究其制备和性能才能在准确了解其自身的动态力学性能和耐热老化性能。
本研究在聚氨酯弹性体合成中以TDI、NDI 、环氧硅油和1,4-丁二醇等为原料，研究了不同异氰酸酯合成聚氨酯弹性体的硬度和力学性能，为其的合成、性能及应用提供依据。
1实验部分聚氨酯弹性体属于极为特殊的一种弹性体，其原材料品种众多，具有较大的可调节范围，因此聚氨酯弹性体自身的性能极为广泛，属于介于塑料和橡胶间的特殊高分子材料。
如今市面上的聚氨酯弹性体具有较多种类，按照聚合物多元醇种类的不同，可将其分为聚烯烃型、聚酯型以及聚醚型等。
弹性体是玻璃化温度比室温低，扯断伸长率高于50%，在外力撤除之后，具有较好复原性的一种高分子材料。
1.1实验原料甲苯二异氰酸酯（2,4-TDI；2,6-TDI），百灵威科技有限公司；1,5－萘二异氰酸酯（NDI），百灵威科技有限公司；六亚甲基二异氰酸酯（HDI），百灵威科技有限公司； 1,4-丁二醇（BDO），国药集团化学试剂有限公司。
mdi在聚氨酯合成中的作用
mdi在聚氨酯合成中的作用
聚氨酯是一种重要的化学材料，被广泛应用于建筑、汽车制造、家居用品等领域。
而聚氨酯的合成过程中，二酸化二异氰酸酯（MDI）扮演着重要的角色。
MDI 是合成聚氨酯的主要原料之一，其在聚氨酯合成中具有以下作用：
1. 交联作用：在聚氨酯合成过程中，MDI通过与聚醚或聚酯等多元醇反应，形成氨基酯结构。
这些氨基酯之间的化学键能够发生交联反应，从而使聚氨酯形成三维网络结构。
这种交联结构赋予了聚氨酯优异的物理力学性能和耐久性。
2. 涂层和粘合剂的性能改善：MDI作为一种多功能原料，可以用于制备聚氨酯涂层和粘合剂。
聚氨酯涂层具有良好的耐化学腐蚀性、耐候性和耐磨性，常被用于汽车、建筑和船舶等领域。
同时，聚氨酯粘合剂具有优异的粘接强度和耐久性，能够用于各种材料的粘接。
3. 绝缘材料的制备：在电工领域，MDI被应用于合成聚氨酯绝缘材料。
聚氨酯的低导电性和优异的耐高温性能使其成为理想的电气绝缘材料。
这种绝缘材料广泛应用于电缆、电机、变压器等电器设备中，能够提供可靠的电气绝缘性能。
4. 聚氨酯泡沫的制备：MDI还可以与聚醚多元醇反应，形成聚氨酯泡沫。
这种泡沫具有轻质、隔热、吸音等优异性能，被广泛用于建筑保温、家具制造等领域。
聚氨酯泡沫还可以制备为软质泡沫和硬质泡沫，以满足不同领域的需求。
综上所述，MDI在聚氨酯合成中发挥着重要的作用。
它通过交联作用、改善涂层和粘合剂的性能、制备绝缘材料和聚氨酯泡沫等方式，赋予聚氨酯优异的物理力学性能、耐久性和多功能性。
- 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。