聚醚型聚氨酯弹性体性影响素
郑衡
（山东诚**全技术咨询限公司**274000）
摘：聚醚型聚氨酯弹性体具良力学性耐水性低温性耐霉菌性耐磨性耐酸碱介质抗疲劳性等优异性耐热性差文采预聚法合成聚醚型聚氨酯弹性体分析合成工艺预聚体NCO基质量分数脲基填料等弹性体性影响
关键词：聚醚型聚氨酯弹性体预聚法
四氢呋喃均聚醚四氢呋喃催化剂作开环聚合产物生产聚氨酯弹性体聚氨酯弹性纤维(氨纶)醚酯聚弹性体种弹性体仅具硬度范围宽强度高伸长率回弹性等力学性具耐水性低温性耐霉菌性耐磨性耐酸碱介质抗疲劳性等优异性广泛应煤矿石油机械汽车等领域
文聚醚选聚四氢呋喃醚二醇分子量2500异氰酸酯选TDI100扩链剂种扩链剂采预聚法合成聚醚型聚氨酯弹性体分析性影响素
1合成工艺确定
11单体配影响
聚氨酯弹性体单体配聚四氢呋喃分子量2500聚四氢呋喃异氰酸酯质量约5：1固定聚四氢呋喃质量20g调整异氰酸酯加入量通实验原料配1∶5佳配
12聚合温度反应时间影响
异氰酸酯醇反应属二级反应反应速率取决反应物中NCO基
OH基浓度实验证明着反应温度升高聚合反应速率增加造成二级反应偏差副反应生成缩二脲脲基甲酸酯等缘
反应温度时间预聚物生成速度预聚物化学结构明显影响**催化剂反应时100℃生成氨基甲酸酯水存时生成脲100℃会生成脲基甲酸酯缩二脲产生支化交联实验中采较低温度制粘度较低性终产品性优良预聚物**催化剂时反应温度低反应需时间长实验反应温度确定85℃反应时间2h
13预聚物NCO含量影响
聚氨酯弹性体合成程中影响素实验证明预聚物中NCO影响反映体系反应釜中寿命素预聚体中NCO较高时性质稳定容易发生凝胶预聚体失效NCO较高时易发生身扩链反应预聚体发粘稠失效预聚物中NCO较低时烧瓶中寿命高体系粘度较易浇注预聚体中NCO较低时预聚体粘度较易搅拌反应完全预聚体中NCO时间变化基保持稳定易发生变化长时间贮存
减少预聚体中NCO利预聚体反应均匀进行保持性质稳定长期贮存便预聚体中NCO减少影响聚氨酯弹性体终产品性改变根性需调整预聚体中NCO含量
14素影响
影响素影响搅拌速度影响硫化温度硫化时间影响水分影响起始温度影响加入扩链剂影响加入扩链剂搅拌影响固化时间影响催化剂影响等聚酯型弹性体类似
2预聚体NCO基质量分数弹性体性影响
预聚体NCO
基质量分数直接影响弹性体力学性弹性体硬度拉伸强度撕裂强度基NCO基质量分数增加提高扯断伸长率降分子结构解释预聚体NCO基含量增加增加二异氰酸酯量必然扩链剂量增加导致苯环氨基甲酸酯基脲基刚性链段增聚密度增硬度提高强度提高形态结构解释NCO基质量分数增加硬段含量增加硬段间缔合起形成微区体积分数增加利两相分离提高物理交联强度提高扯断伸长率降
3脲基引入聚氨酯弹性体性影响
脲基极性相氨酯甲酸酯基言较赋予聚氨酯硬段更聚集倾够提高力学性单纯二胺扩链剂反应活性较高生产工艺较高求单乙醇胺兼醇扩链剂胺扩链剂特征合成条件相二胺较低更方便文通单乙醇胺作扩链剂方法引入脲基研究聚氨酯弹性体性影响
31脲基引入聚氨酯弹性体热性影响
聚氨酯弹性体聚集态结构中氢键形成情况结构性间关系着密切关系脲基引入量较高样品硬段熔融峰较高较高脲基引入量导致较高亚胺基氢键键合度导致聚氨酯弹性体耐热性提高方面较高脲基引入量软硬段熔融吸热峰间隔加高脲基含量样品着更高程度微相分离
32脲基引入聚氨酯弹性体力学性影响
着脲基含量增加弹性体弹性模量升高断裂伸长率降硬段含量合成革力学性影响规律致脲基引入实际硬段相纯化作加强
相增加硬段含量
33脲基引入NH影响
聚氨酯弹性体具塑料橡胶具备综合性氢键种微相分离结构产生着重贡献聚氨酯弹性体分子结构中存氨酯脲硬段聚四氢呋喃软段两种硬段存够提供质子亚胺基NH氨酯羰基脲羰基硬段质子受体聚四氢呋喃醚氧基O作软段质子受体理分析仅硬段间形成氢键硬段软段键形成氢键导致软硬段间产生部分相容
4填料聚氨酯弹性体性影响
41填料聚氨酯弹性体性影响
填料材料改性种重手段仅降低材料成显著改善材料种性赋予材料新特征扩应范围填料聚合物化学结构物理形态存着显著差异两者缺乏亲性填料细度形状表面结构等素影响填料基体中分布聚合物基体界面接合影响材料力学性(拉伸强度断裂伸长率击强度等)加工性时种填料身性质高聚物结合时填料常常会产生效果
般讲应硬质**机粒子填充 PUR 弹性体某种程度改善刚度击韧性耐热性然通常改性时增强增韧难兼顾刚性粒子增韧成增强材料强韧性条新途径
42填料弹性体耐热性影响
陶瓷微珠空心玻璃微珠目前宗填料粒度适领域塑料橡胶等方面广泛应
填料弹性体耐热性改善效果加入填料弹性体弹性消失温度般提高20左右℃填料加入量3时耐热性达佳玻璃微珠添加量3－4时玻璃微珠弹性体中分布均匀玻璃微珠添加量达5－6％时玻璃微珠弹性体散变更加困难产生粒子团聚现象
43偶联剂改性纳米TiO2聚氨酯弹性体
纳米TiO2**定型白色超微细粉末呈絮状网状准颗粒结构种**毒**味**污染**机材料分散性表面积表面存饱残键键合状态羟基表面缺氧偏离稳态硅氧结构纳米TiO2具高活性广泛途
般认偶联剂活化处理处理剂填料粒子表面形成单分子膜佳量偶联剂改性TiO2表面形成层物理吸附界面利粒子分散偶联剂质量分数控制05~15时分散性良粒子分布均匀分散体系
5结
文理实验相结合研究出结：
（1）初步实验基础确定制备聚氨酯弹性体工艺：
原料质量配：聚醚元醇∶TDI∶MOCA10∶2∶1起始反应温度：60℃带入气泡情况快速搅拌然升温80℃保温反应2时左右佳扩链剂MOCA加入MOCA玻璃棒慢速搅拌约2～3min浇注预热模具里固化放120℃烘箱里硫化4时脱膜聚氨酯弹性体制品
（2）通预聚物NCO含量测定分析结果表明：预聚体NCO基质量分数直接影响弹性体力学性弹性体硬度拉伸强度撕裂强度基NCO基质量分数增加提高扯断伸长率降
（3）较高脲基引入量导致较高亚胺基氢键键合度导致聚氨酯弹性体耐热性提高着脲基含量增加弹性体弹性模量升高断裂伸长率降
（4）改性聚氨酯弹性体耐热性测试热重分析表明：添加玻璃微珠陶瓷微珠纳米TiO2等显著提高聚氨酯弹性体耐热性加入填料弹性体弹性消失温度般提高20左右℃填料加入量3时耐热性达佳改性聚氨酯弹性体耐热性高利纯聚氨酯弹性体耐热性
参考文献：
[1]山西省化工研究编聚氨酯弹性体手册[M]北京：化学工业出版社2001
[2]易玉华聚氨酯弹性体特点应开发[J]中国橡胶2005
[3]吴燕混聚醚型聚氨酯弹性体合成性研究[D]天津：天津工业学2001
[4]傅明源孙酐著聚氨酯弹性体应[M]北京：化学工业出版社1999
[5]赵菲孙学红郝立新聚氨酯弹性体力学性影响素研究[J]聚氨酯工业2001
[6]刘凉冰聚氨酯弹性体耐热性[J]弹性体1999
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聚醚型聚氨酯弹性体性影响素
郑衡
（山东诚**全技术咨询限公司**274000）
摘：聚醚型聚氨酯弹性体具良力学性耐水性低温性耐霉菌性耐磨性耐酸碱介质抗疲劳性等优异性耐热性差文采预聚法合成聚醚型聚氨酯弹性体分析合成工艺预聚体NCO基质量分数脲基填料等弹性体性影响
关键词：聚醚型聚氨酯弹性体预聚法
四氢呋喃均聚醚四氢呋喃催化剂作开环聚合产物生产聚氨酯弹性体聚氨酯弹性纤维(氨纶)醚酯聚弹性体种弹性体仅具硬度范围宽强度高伸长率回弹性等力学性具耐水性低温性耐霉菌性耐磨性耐酸碱介质抗疲劳性等优异性广泛应煤矿石油机械汽车等领域
文聚醚选聚四氢呋喃醚二醇分子量2500异氰酸酯选TDI100扩链剂种扩链剂采预聚法合成聚醚型聚氨酯弹性体分析性影响素
1合成工艺确定
11单体配影响
聚氨酯弹性体单体配聚四氢呋喃分子量2500聚四氢呋喃异氰酸酯质量约5：1固定聚四氢呋喃质量20g调整异氰酸酯加入量通实验原料配1∶5佳配
12聚合温度反应时间影响
异氰酸酯醇反应属二级反应反应速率取决反应物中NCO基
OH基浓度实验证明着反应温度升高聚合反应速率增加造成二级反应偏差副反应生成缩二脲脲基甲酸酯等缘
反应温度时间预聚物生成速度预聚物化学结构明显影响**催化剂反应时100℃生成氨基甲酸酯水存时生成脲100℃会生成脲基甲酸酯缩二脲产生支化交联实验中采较低温度制粘度较低性终产品性优良预聚物**催化剂时反应温度低反应需时间长实验反应温度确定85℃反应时间2h
13预聚物NCO含量影响
聚氨酯弹性体合成程中影响素实验证明预聚物中NCO影响反映体系反应釜中寿命素预聚体中NCO较高时性质稳定容易发生凝胶预聚体失效NCO较高时易发生身扩链反应预聚体发粘稠失效预聚物中NCO较低时烧瓶中寿命高体系粘度较易浇注预聚体中NCO较低时预聚体粘度较易搅拌反应完全预聚体中NCO时间变化基保持稳定易发生变化长时间贮存
减少预聚体中NCO利预聚体反应均匀进行保持性质稳定长期贮存便预聚体中NCO减少影响聚氨酯弹性体终产品性改变根性需调整预聚体中NCO含量
14素影响
影响素影响搅拌速度影响硫化温度硫化时间影响水分影响起始温度影响加入扩链剂影响加入扩链剂搅拌影响固化时间影响催化剂影响等聚酯型弹性体类似
2预聚体NCO基质量分数弹性体性影响
预聚体NCO
基质量分数直接影响弹性体力学性弹性体硬度拉伸强度撕裂强度基NCO基质量分数增加提高扯断伸长率降分子结构解释预聚体NCO基含量增加增加二异氰酸酯量必然扩链剂量增加导致苯环氨基甲酸酯基脲基刚性链段增聚密度增硬度提高强度提高形态结构解释NCO基质量分数增加硬段含量增加硬段间缔合起形成微区体积分数增加利两相分离提高物理交联强度提高扯断伸长率降
3脲基引入聚氨酯弹性体性影响
脲基极性相氨酯甲酸酯基言较赋予聚氨酯硬段更聚集倾够提高力学性单纯二胺扩链剂反应活性较高生产工艺较高求单乙醇胺兼醇扩链剂胺扩链剂特征合成条件相二胺较低更方便文通单乙醇胺作扩链剂方法引入脲基研究聚氨酯弹性体性影响
31脲基引入聚氨酯弹性体热性影响
聚氨酯弹性体聚集态结构中氢键形成情况结构性间关系着密切关系脲基引入量较高样品硬段熔融峰较高较高脲基引入量导致较高亚胺基氢键键合度导致聚氨酯弹性体耐热性提高方面较高脲基引入量软硬段熔融吸热峰间隔加高脲基含量样品着更高程度微相分离
32脲基引入聚氨酯弹性体力学性影响
着脲基含量增加弹性体弹性模量升高断裂伸长率降硬段含量合成革力学性影响规律致脲基引入实际硬段相纯化作加强
相增加硬段含量
33脲基引入NH影响
聚氨酯弹性体具塑料橡胶具备综合性氢键种微相分离结构产生着重贡献聚氨酯弹性体分子结构中存氨酯脲硬段聚四氢呋喃软段两种硬段存够提供质子亚胺基NH氨酯羰基脲羰基硬段质子受体聚四氢呋喃醚氧基O作软段质子受体理分析仅硬段间形成氢键硬段软段键形成氢键导致软硬段间产生部分相容
4填料聚氨酯弹性体性影响
41填料聚氨酯弹性体性影响
填料材料改性种重手段仅降低材料成显著改善材料种性赋予材料新特征扩应范围填料聚合物化学结构物理形态存着显著差异两者缺乏亲性填料细度形状表面结构等素影响填料基体中分布聚合物基体界面接合影响材料力学性(拉伸强度断裂伸长率击强度等)加工性时种填料身性质高聚物结合时填料常常会产生效果
般讲应硬质**机粒子填充 PUR 弹性体某种程度改善刚度击韧性耐热性然通常改性时增强增韧难兼顾刚性粒子增韧成增强材料强韧性条新途径
42填料弹性体耐热性影响
陶瓷微珠空心玻璃微珠目前宗填料粒度适领域塑料橡胶等方面广泛应
填料弹性体耐热性改善效果加入填料弹性体弹性消失温度般提高20左右℃填料加入量3时耐热性达佳玻璃微珠添加量3－4时玻璃微珠弹性体中分布均匀玻璃微珠添加量达5－6％时玻璃微珠弹性体散变更加困难产生粒子团聚现象
43偶联剂改性纳米TiO2聚氨酯弹性体
纳米TiO2**定型白色超微细粉末呈絮状网状准颗粒结构种**毒**味**污染**机材料分散性表面积表面存饱残键键合状态羟基表面缺氧偏离稳态硅氧结构纳米TiO2具高活性广泛途
般认偶联剂活化处理处理剂填料粒子表面形成单分子膜佳量偶联剂改性TiO2表面形成层物理吸附界面利粒子分散偶联剂质量分数控制05~15时分散性良粒子分布均匀分散体系
5结
文理实验相结合研究出结：
（1）初步实验基础确定制备聚氨酯弹性体工艺：
原料质量配：聚醚元醇∶TDI∶MOCA10∶2∶1起始反应温度：60℃带入气泡情况快速搅拌然升温80℃保温反应2时左右佳扩链剂MOCA加入MOCA玻璃棒慢速搅拌约2～3min浇注预热模具里固化放120℃烘箱里硫化4时脱膜聚氨酯弹性体制品
（2）通预聚物NCO含量测定分析结果表明：预聚体NCO基质量分数直接影响弹性体力学性弹性体硬度拉伸强度撕裂强度基NCO基质量分数增加提高扯断伸长率降
（3）较高脲基引入量导致较高亚胺基氢键键合度导致聚氨酯弹性体耐热性提高着脲基含量增加弹性体弹性模量升高断裂伸长率降
（4）改性聚氨酯弹性体耐热性测试热重分析表明：添加玻璃微珠陶瓷微珠纳米TiO2等显著提高聚氨酯弹性体耐热性加入填料弹性体弹性消失温度般提高20左右℃填料加入量3时耐热性达佳改性聚氨酯弹性体耐热性高利纯聚氨酯弹性体耐热性
参考文献：
[1]山西省化工研究编聚氨酯弹性体手册[M]北京：化学工业出版社2001
[2]易玉华聚氨酯弹性体特点应开发[J]中国橡胶2005
[3]吴燕混聚醚型聚氨酯弹性体合成性研究[D]天津：天津工业学2001
[4]傅明源孙酐著聚氨酯弹性体应[M]北京：化学工业出版社1999
[5]赵菲孙学红郝立新聚氨酯弹性体力学性影响素研究[J]聚氨酯工业2001
[6]刘凉冰聚氨酯弹性体耐热性[J]弹性体1999
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