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不同原料(结构)对聚氨酯弹性体性能影响

放大字体  缩小字体 发布日期:2018-03-21  浏览次数:20
核心提示:聚氨酯弹性体的原料种类繁多,大分子结构中基团组成和排列复杂,而且聚氨酯弹性体的合成方法和加工方法多种多样,这样就构成了聚
聚氨酯弹性体原料种类繁多,大分子结构中基团组成和排列复杂,而且聚氨酯弹性体的合成方法和加工方法多种多样,这样就构成了聚氨酯弹性体化学结构的复杂性和物理构象的明显差异,从而导致聚氨酯弹性体性能的改变。

  聚氨酯弹性体是在固体状态下使用,在各种外力作用下所表现的机械强度是其使用性能最重要的指标。一般来说,聚氨酯弹性体和其它高聚物一样,其性能与分子量、分子间的作用力、链段的韧性、结晶倾向、支化和交联,以及取代基的位置、极性和体积大小等因素有着密切的关系,但是,,聚氨酯弹性体与烃系(PP、PE等)高聚物不同,其分子结构是由软段(低聚物多元醇)和硬段(多异氰酸酯、扩链交联剂等)嵌段而成的,在其大分子之间,特别是硬链段之间的静电力很强,而且常常有大量的氢键生成,这种强烈的静电力作用,除直接影响力学性能外,还能促进硬链段的聚集,产生微相分离,改善弹性体的力学性能和高低温性能。

  1、机械性能与结构的关系

  聚氨酯弹性体的机械性能取决于聚氨酯弹性体的结晶倾向,特别是软链段的结晶倾向,但是,聚氨酯弹性体是在高弹状态下使用的,不希望出现结晶,所以,就需要通过配方和工艺设计,在弹性和强度之间找到平衡,使制备的聚氨酯弹性体在使用温度下不结晶,具有良好的弹性,而在高度拉伸时能迅速结晶,并且这种结晶的融化温度在室温上下,当外力解除后,该结晶迅速融化,这种可逆结晶结构对提高聚氨酯弹性体的机械强度是非常有益的。

  聚氨酯弹性体能否具有可逆结晶,主要取决于软链段的极性、分子量、分子间力和结构的规整性。聚酯的分子极性和分子间力大于聚醚,所以聚酯型聚氨酯弹性体的机械强度大于聚醚型聚氨酯弹性体;软链段中的侧基会使结晶性降低,从而会降低制品的机械性能。 聚氨酯硬链段的结构对聚氨酯弹性体的机械性能也有直接和间接的影响,通常,芳族二异氰酸酯(如MDI、TDI)要大于酯族二异氰酸酯(如HDI);有对称结构的二异氰酸酯(如MDI)能赋予聚氨酯弹性体更高的硬度、拉伸强度和撕裂强度;扩链交联剂结构对弹性体机械性能的影响与二异氰酸酯相似。

  2、耐热性能与结构的关系

  高聚物的热稳定性可用软化温度和热分解温度来衡量。一般情况下,聚氨酯弹性体的热分解温度要低于软化温度。一般来说,聚酯型聚氨酯弹性体耐热性比聚醚型聚氨酯弹性体要好;对于芳族二异氰酸酯来说,其耐热顺序为PPDI>NDI>MDI>TDI。

  3、低温性能与结构的关系

  高聚物的低温弹性通常用玻璃化温度和耐寒系数衡量(或脆化温度)。一般情况下,聚醚型聚氨酯弹性体的低温柔顺性比聚酯型的要好。

      4、耐水性能与结构的关系

  水对聚氨酯弹性体的作用:水的增塑作用(吸水性)和水的降解作用。当相对湿度为100%时:聚酯型聚氨酯弹性体的吸水率约为1.1%,性能下降约为10%;聚醚型聚氨酯弹性体的吸水率约为1.4%,性能下降约为20%;但聚醚型聚氨酯弹性体的水解稳定性要大于聚酯型聚氨酯弹性体。

  5、耐油性和耐药品性与结构的关系

  聚氨酯弹性体的耐油脂和耐非极性溶剂的性能很好。一般聚酯型聚氨酯弹性体比聚醚型聚氨酯弹性体在耐油脂方面的性能更好;聚氨酯弹性体的硬度越高,其耐油脂性就越好;聚己内酯型聚氨酯弹性体的耐化学药品(如硫酸、硝酸等)性能要优于其它型聚氨酯。

  聚氨酯弹性的总体耐碱性能和耐强极性溶剂(如环己酮、天那水等)不好。 6、NDI、PPDI型高性能聚氨酯弹性体

  NDI型聚氨酯弹性体,具有撕裂强度高、耐磨性能好、耐热性好(耐热可达100~120℃)、压缩永久变形低、 回弹性好、耐油性能和耐溶剂性能优异、极好的动态力学性能和杰出的耐切割性能等优异的特性;在20~80℃温度变化范围和高动态负荷条件下,具有较低的阻尼值,内生热低,比TDI 和MDI 体系更经久耐用。

  PPDI型聚氨酯弹性体物理机械性能优良,回弹性、耐磨性、抗疲劳性、耐热性和耐湿热性、耐溶剂性等比MDI/1.4-BD体系和TDI/MOCA体系要好很多,其动态力学性能比NDI型弹性体还要好。

 
 
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