聚氨酯的性能
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什么是聚氨酯材料聚氨酯材料是一种非常常见的工程塑料,它具有优异的性能和广泛的应用领域。
聚氨酯材料是由聚醚、聚酯等多种原料通过特定的化学反应制得的一种高分子材料,其特点是硬度范围宽、强度高、耐磨性好、耐油、耐溶剂、耐热、耐寒、耐老化、耐撕裂、耐压缩、吸水率低、绝缘性能好、吸音性能好、生物相容性好等。
首先,聚氨酯材料的硬度范围广泛,可以根据具体的应用要求制备出不同硬度的产品。
这使得聚氨酯材料在各种领域都有着广泛的应用,比如汽车制造、建筑材料、电子产品、医疗器械等。
在汽车制造领域,聚氨酯材料可以用于制造汽车座椅、汽车缓冲器、汽车轮胎等部件;在建筑材料领域,聚氨酯材料可以用于制造保温材料、密封材料、地板涂料等产品;在电子产品领域,聚氨酯材料可以用于制造手机壳、电脑外壳、耳机材料等;在医疗器械领域,聚氨酯材料可以用于制造人工关节、医用导管、医用胶带等。
其次,聚氨酯材料具有优异的耐磨性和耐化学腐蚀性能。
这使得聚氨酯材料在一些特殊环境下有着重要的应用,比如在煤矿行业,由于煤矿环境的尘土较多,传统的金属材料容易受到磨损,而聚氨酯材料具有良好的耐磨性能,可以用于制造输送带、导向轮等耐磨部件;在化工领域,由于化工介质对材料的腐蚀性较强,传统的塑料材料难以满足要求,而聚氨酯材料具有良好的耐化学腐蚀性能,可以用于制造化工管道、阀门、泵体等。
最后,聚氨酯材料还具有良好的弹性和减震性能,这使得它在运动器材、家具、鞋材等领域有着广泛的应用。
在运动器材领域,聚氨酯材料可以用于制造篮球、足球、排球等球类产品的外壳和填充材料;在家具领域,聚氨酯材料可以用于制造沙发、床垫、靠垫等产品的填充材料;在鞋材领域,聚氨酯材料可以用于制造鞋底、鞋垫等产品的外底材料。
总之,聚氨酯材料具有广泛的应用领域和优异的性能,是一种非常重要的工程塑料。
随着科技的不断进步和人们对产品性能要求的提高,聚氨酯材料的应用前景将会更加广阔。
聚氨酯材质物理性能稳定,因此聚氨酯材质可以制作成油封、唇封、垫圈、密封圈、异形件等制品。
聚氨酯先天性的物理性能使得它在液压系统中起到了完美的密封效果,各个领域中用到它的情况也非常普遍。
1、硬度范围宽泛:邵氏A30-98/邵氏D 47-80;
2、防尘效果好。
不易被外界物质侵入,防止外界的所有干扰,就算表层粘油异物也可刮除;
3、寿命长。
聚氨酯密封材质的密封件在条件相同的情况下,同丁腈材质的橡胶对比,寿命比丁腈材质高达56倍;
4、高抗挤出能力和高耐磨的特点。
在没有润滑的情况下也可以在10MPa的压力环境中以0.05m/s的速度来回运动;
5、耐油性能优异。
面对煤油、汽油等燃料油或液压油、机油、润滑油等机械油也不会被腐蚀;
6、容量轻、强度高、绝热、隔音、阻燃、耐寒、防腐、不吸水、施工简便快捷。
聚氨酯保温标准
聚氨酯保温是一种常用于建筑和工业设备保温的材料,其保温标准会根据具体应用场景和需求来确定。
以下是一般情况下聚氨酯保温的一些常见标准:
1. 导热系数:聚氨酯保温材料的导热系数一般控制在0.020-0.028 W/(m·K)范围内,导热系数越低,保温性能越好。
2. 密度:聚氨酯保温材料的密度通常在30-80 kg/m³之间,密度越大,保温效果越好,但材料重量也会增加。
3. 压缩强度:聚氨酯保温材料的压缩强度一般要求在100-300 kPa以上,以保证材料的结构稳定性和耐用性。
4. 抗拉强度:聚氨酯保温材料的抗拉强度通常要求在150-300 kPa以上,以确保材料在应用过程中不易发生断裂或损坏。
5. 燃烧性能:聚氨酯保温材料的燃烧性能要符合相关防火标准,以确保材料在火灾发生时不易燃烧或蔓延。
6. 尺寸稳定性:聚氨酯保温材料在不同温度下的尺寸稳定性要求较高,以保证材料在使用过程中不易产生体积变化。
请注意,不同国家和地区可能会有不同的聚氨酯保温标准和要求,具体的标准应根据当地法规和应用场景来确定。
在选择和使用聚氨酯保温材料时,建议咨询专业的建筑保温或工程技术人员,以确保材料的质量和性能符合要求。
聚氨酯的应用及特点聚氨酯是一种具有多种特性和广泛应用的聚合物材料。
以下是聚氨酯的应用及特点的详细阐述:1. 聚氨酯的应用:聚氨酯被广泛应用于各个领域,包括建筑、汽车、航空航天、电子、医疗和家具等。
它可以制成不同形式的产品,如涂料、粘合剂、绝缘材料、填充材料、弹性体和薄膜等。
- 建筑领域应用:聚氨酯泡沫可以用作隔热保温材料,应用于墙壁、屋顶、地板等,提高建筑物的能效性能。
同时,聚氨酯也用于生产结构材料,如聚氨酯涂层板和玻璃纤维增强聚氨酯板等。
- 汽车领域应用:聚氨酯被用于制造汽车座椅和内饰部件,如方向盘、护板和仪表台等。
它具有良好的弹性和耐磨性,能够提供乘坐的舒适性和安全性。
- 航空航天领域应用:由于聚氨酯具有轻巧、高强度和耐化学腐蚀性等特点,因此在航空航天领域有广泛的应用。
聚氨酯可能被使用于飞机机身、机翼和发动机零件的制造。
- 电子领域应用:在电子产品中,聚氨酯可以作为电路板的粘合剂,提供绝缘性能。
它还可以用于制造电缆护套、电子设备外壳和塑料配件等。
- 医疗领域应用:聚氨酯被广泛应用于医疗器械和人工器官的制造。
它具有生物相容性和耐用性,可以制成人工心脏瓣膜、支架和假肢等。
- 家具领域应用:聚氨酯被用于制造家具的填充材料,如坐垫、床垫和沙发垫等。
它具有良好的弹性和耐久性,可以提供舒适的坐姿。
2. 聚氨酯的特点:聚氨酯具有多种特点,使其在各个领域得到广泛应用。
- 弹性和耐磨性:聚氨酯具有良好的弹性和耐磨性,可以承受较大的压力和拉伸力。
这使得聚氨酯适用于需要耐用和长寿命的应用,如汽车座椅和工业零件等。
- 耐化学腐蚀性:聚氨酯对许多化学品和溶剂具有良好的耐腐蚀性。
这使得聚氨酯在需要抵抗化学腐蚀的环境中得到广泛应用,如化工和石油行业。
- 轻巧:与其他材料相比,聚氨酯具有较低的密度,使其成为一种轻巧的材料。
这使得它在航空航天等领域中可以减轻重量,提高能效。
- 绝缘性能:聚氨酯具有良好的电绝缘性能,可以提供电气设备的保护。
防水材料聚氨酯
聚氨酯(Polyurethane)是一种常见的防水材料,具有以下特性:
1. 强大的粘接能力:聚氨酯材料能够与多种其他材料牢固粘接,例如混凝土、钢铁、木材等,有效防止水分从接缝渗透。
2. 弹性和耐久性:聚氨酯具有良好的弹性,能够在材料遭受压力或变形时回复原状,并且能够长期保持弹性,不易老化和损坏。
3. 耐化学腐蚀:聚氨酯对多种化学物质具有较强的抗腐蚀能力,能够在恶劣的环境下使用,不易被酸碱等物质侵蚀。
4. 高强度和耐磨性:聚氨酯具有较高的强度和耐磨性,能够经受一定的外力和磨损,不易破裂或磨损,能够长期使用。
5. 超低温性能:聚氨酯具有良好的低温柔韧性,即使在极低的温度下,材料依然能够保持柔韧性和防水性能。
6. 施工简单方便:聚氨酯材料施工简单方便,可以通过刷涂、涂覆、喷涂等方式进行,不需要额外的复杂工具和设备。
聚氨酯材料常用于各种防水领域,包括建筑防水、船舶防水、地下室防水、屋顶防水等。
在建筑防水中,聚氨酯涂膜被广泛应用于屋面、地下室、浴室等区域的防水工程,有效地防止水分渗透,提高建筑物的耐久性和使用寿命。
总之,聚氨酯作为一种优秀的防水材料,具有粘接能力强、耐久性好、抗化学腐蚀等特性,广泛应用于各种防水场合,为建筑、工程和船舶等提供可靠的防水保护。
聚氨酯材质报告1. 引言聚氨酯是一种具有广泛应用的重要材料。
它具有优异的物理性能和化学稳定性,可用于制造各种产品,包括泡沫塑料、涂料、弹性体等。
本文将介绍聚氨酯材质的基本特性、制备过程和应用领域。
2. 聚氨酯的基本特性聚氨酯是由异氰酸酯和多元醇反应生成的高分子化合物。
它具有以下基本特性:2.1 强度和耐磨性聚氨酯具有很高的强度和耐磨性,使其成为制造具有高要求的产品的理想材料。
例如,聚氨酯可以用于制造耐磨的轮胎和传送带。
2.2 弹性和柔韧性聚氨酯的分子结构决定了其具有良好的弹性和柔韧性。
这使得聚氨酯在制造弹性体和密封件时非常有用。
2.3 耐化学腐蚀性聚氨酯具有出色的耐化学腐蚀性,可以在各种恶劣的环境中使用。
这使其成为制造耐腐蚀涂层和管道的理想选择。
3. 聚氨酯的制备过程聚氨酯的制备过程通常包括以下步骤:3.1 原材料准备聚氨酯的制备需要异氰酸酯和多元醇作为原材料。
异氰酸酯是一种含有异氰基(-NCO)的化合物,多元醇是一种含有多个羟基(-OH)的化合物。
3.2 反应过程异氰酸酯和多元醇在适当的温度和压力下进行反应。
这个反应被称为聚合反应,其中异氰酸酯的异氰基与多元醇的羟基发生反应,形成聚氨基酯链。
3.3 控制聚合程度调整反应条件和原材料比例,可以控制聚氨酯的分子量和聚合程度。
这对于不同应用领域的聚氨酯产品具有重要意义。
4. 聚氨酯的应用领域由于其优异的性能,聚氨酯被广泛应用于各个领域:4.1 泡沫塑料聚氨酯泡沫塑料具有轻质、吸音、隔热等优点,被广泛用于家具、建筑、交通工具等领域。
4.2 涂料聚氨酯涂料具有良好的耐候性和耐磨性,用于保护金属、木材和混凝土表面。
4.3 弹性体聚氨酯弹性体具有优异的弹性和耐磨性,被广泛用于制造悬挂系统、振动隔离器等。
4.4 粘合剂聚氨酯粘合剂具有良好的粘接性能,可用于黏合各种材料,如金属、塑料、玻璃等。
5. 结论聚氨酯是一种多功能的材料,具有强度、耐磨性、弹性、柔韧性和耐化学腐蚀性等优异特性。
聚氨酯材料分子量与用途聚氨酯(Polyurethane,简称PU)是由多元醇与多异氰酸酯通过反应合成的一类具有韧性、耐磨、耐腐蚀等特性的高分子材料。
聚氨酯分子量不同对其性能和用途也有影响。
下面将分别介绍聚氨酯材料的分子量范围及其主要用途。
聚氨酯材料的分子量通常可以分为两个范围:低分子量聚氨酯和高分子量聚氨酯。
1. 低分子量聚氨酯:低分子量聚氨酯通常是指分子量小于10,000的材料,其分子量较小,分子链短,因此常呈液体或溶液状态。
低分子量聚氨酯具有良好的可溶性和可加工性,广泛用于以下领域:- 透明质酸(玻尿酸)填充剂:低分子量聚氨酯常被用于制备透明质酸注射液,透明质酸是一种在人体组织中具有广泛分布的物质,用于隆鼻、填充皱纹等医美服务。
- 涂料和胶粘剂:低分子量聚氨酯可制备成涂料和胶粘剂,在家具制造、汽车维修等领域中广泛应用。
- 皮革涂层剂:低分子量聚氨酯具有优异的耐磨性和防水性能,常用于制备皮革涂层剂,提高皮革的耐磨性和防水性能。
- 弹性体:低分子量聚氨酯可用于合成弹性体,如弹簧胶、橡胶等,具有优良的弹性和耐久性。
- 纤维:低分子量聚氨酯常用于合成纤维,如涤纶、腈纶等,具有优秀的抗拉强度和耐磨性。
2. 高分子量聚氨酯:高分子量聚氨酯通常是指分子量在10,000到100,000之间的材料。
高分子量聚氨酯具有较长的分子链和更高的粘度,常呈固态或高粘度液态。
其主要用途包括:- 结构材料:高分子量聚氨酯具有良好的强度和耐腐蚀性能,可用于制备结构材料,如建筑材料、土木工程材料等。
- 胶粘剂:高分子量聚氨酯常用于制备胶粘剂,可用于黏合金属、塑料、木材、陶瓷等材料。
- 高强度弹性体:高分子量聚氨酯可用于合成高强度弹性体,如合成橡胶、合成皮革等,具有较好的拉伸性能和耐磨性。
- 海绵和泡沫材料:高分子量聚氨酯可用于制备海绵和泡沫材料,如海绵垫、座垫、背垫等,常用于家具和汽车座椅制造。
- 包装材料:高分子量聚氨酯具有良好的耐磨性和耐腐蚀性能,可用于制备包装材料,如保护膜、缓冲材料等。
一、聚氨酯发泡的优点聚氨酯发泡由双组分组成,甲组分为多元醇,乙组分为异氰酸酯,施工时两组分进入喷涂机械中混合喷出,呈雾状,一分钟发泡凝固成型。
这种材料近几年才引进,用于建筑保温防水。
经过二、三年的使用,对它有了较多的了解,优点很多,使用范围很广。
1.保温性能好。
导热系数0. 025左右,比聚苯板还好,是目前建筑保温较好的材料。
2.防水性能好。
泡沫孔是封闭的,封闭率达95% ,雨水不会从孔间渗过去。
3.因现场喷涂,形成整体防水层,没有接缝,任何高分子卷材所不及,减少维修工作量。
4.粘结性能好。
能够和木材、金属、砖石、玻璃等材料粘结得非常牢固,不怕大风揭起。
5.用于新作屋面或旧屋面维修都很适宜特别是旧屋面返修,不必铲除原有的防水层和保温层,只需清除表面的灰、砂杂物,即可喷涂。
6.施工简便速度快。
每日每工可喷200多平米,有利于抢进度。
7.收头构造简单。
喷涂发泡聚氨酯收头,不用特别处理,大为简化。
如使用卷材,在女儿墙处,需留凹槽,收头在凹槽内;若不能留凹槽,需用扁铁封钉收头,还要涂嵌缝膏。
8.经济效益好。
如果把保温层和防水层分开,不仅造价高,而且工期长,而发泡聚氨酯一次成活。
9.耐老化好。
据国外已用工程总结和研究测试获知,耐老化年限可达30年之久。
10.速度快。
发泡之后耐用,可以明显提高使用寿命。
二、聚氨酯发泡的应用施工将保温层—聚氨酯发泡用现场浇罐或预制成型等方法敷于钢管的防腐层外,方法简便,工效迅捷。
导热系数小:聚氨酯泡沫的导热系数在保温材料中是最低的,因此能使物料的热损失减少到最低限度。
防水、防腐、耐老:由于聚氨酯泡沫的闭孔率达92%以上,因此,用聚氨酯泡沫作为直埋管道的保温层,不仅可以起保温隔热作用,而且能有效地防止水,湿气以及其它多种腐蚀性液体、气体的浸透,防止微生物的滋生和发展。
三. 性能与参数四. 安全适用性强聚氨酯泡沫能与各种材料进行牢固的粘合,因此作为直埋管的保温层几乎无需考虑防腐层与之粘合的问题。
聚氨酯材料性能聚氨酯材料是一种具有优异性能的高分子材料,其在工业、建筑、家具、汽车等领域有着广泛的应用。
聚氨酯材料具有许多独特的性能,包括耐磨性、耐化学腐蚀性、强度高、重量轻等特点,因此备受青睐。
在本文中,我们将对聚氨酯材料的性能进行详细介绍,以便更好地了解其在各个领域的应用。
首先,聚氨酯材料具有优异的耐磨性。
这一性能使得聚氨酯材料在制造耐磨部件的工业领域得到广泛应用,比如制造输送带、密封件、轴承等。
其耐磨性不仅可以延长使用寿命,还可以降低维护成本,提高设备的可靠性。
因此,聚氨酯材料在工业领域有着重要的地位。
其次,聚氨酯材料具有良好的耐化学腐蚀性。
这一性能使得聚氨酯材料在化工、医药等领域得到广泛应用。
在化工领域,聚氨酯材料可以用于制造耐酸碱、耐腐蚀的管道、容器等设备,而在医药领域,聚氨酯材料可以用于制造医疗器械、药品包装等产品。
这些应用都得益于聚氨酯材料良好的耐化学腐蚀性能。
此外,聚氨酯材料还具有高强度和轻质的特点。
这使得其在航空航天、汽车、建筑等领域有着广泛的应用。
在航空航天领域,聚氨酯材料可以用于制造飞机、火箭等载具的结构部件,其轻质高强的特点可以降低整体重量,提高载具的性能。
在汽车领域,聚氨酯材料可以用于制造车身、座椅等部件,其高强度可以提高汽车的安全性能。
在建筑领域,聚氨酯材料可以用于制造隔热材料、隔音材料等,其轻质特点可以降低建筑物的自重,提高建筑物的节能性能。
综上所述,聚氨酯材料具有优异的性能,包括耐磨性、耐化学腐蚀性、高强度和轻质等特点,使得其在工业、建筑、家具、汽车等领域有着广泛的应用。
随着科学技术的不断发展,相信聚氨酯材料的性能将会得到进一步提升,为人类社会的发展做出更大的贡献。
聚氨酯的性能(第四章)晨光化工研究院(成都)徐大勇译于97年3~4月Email:************Polyurethanes Chemistry,Technology and ApplicationsProfessor Z.Wirpsza Polytechnical University,Radom,PolandTranslation EditorProfessor T.J.KEMPUniversity of WarwickELLIS HORWOODNew YorK London ToronTo Sydney Tokyo Singapore4.1概述:聚氨酯是链段聚合物,就是由刚、柔链段交替组成(图4.1),非链段的热塑性PUR由二异氰酸酯和低分子量多元醇制成,例如由HDI和1,4—BG,性能与聚酰胺类似,但无实际意义,因为聚酰胺是廉价的大宗塑料,典型的链段PURS是线性热塑性聚氨酯(TPUR)和高回弹性的PUR纤维。
PUR的性能由许多因素决定,这些因素与分子结构和超分子结构有关。
这些因素包括:链段的柔性,柔性、刚性链段的尺寸,聚合物中两种链段的比例,氢键,范德华力,芳香环的尺寸及对称性,链的内部缠绕,链的取向,交联点,相分离和结晶。
一些专题论文出版物介绍了PUR的性能(cf,Fundamental References)。
图4.2列出了刚性和交联对用途、性能的影响,就是聚氨酯的应用范围。
PURs的优点包括高的机械强度,耐磨性(是天然橡胶的160倍)【2】,耐烃类(燃料)性,吸收许多机械能得能力。
4.2物理和力学性能4.2.1聚合物的平均分子量(RMM)由HDI和BG制成的聚氨酯链为了保证足够的强度至少需要10000的分子量,线性PUR需ca.30000,RMM增加,下列性能逐渐增加:m.p.,拉伸强度(图4.3),弯曲强度,耐磨性,同时可溶性降低了。
力学性能随分子量增至35000~40000【3,4】,性能的变化停止了。
【5】线型PUR的分子量依赖于异氰酸根与醇羟基(醇羟基和氨基,如果后者参与反应),比率称之为异氰酸根指数(I NCO),如果I NCO不恰当,线型PUR的分子量减少,典型性能是异氰酸根过量约2%,然而如果I NCO过大,PUR的分子量可能减少(预聚体)或增加,甚至交联,由于过量的异氰酸根,在某种情况下与氨基甲酸酯或脲反应而交联。
PUR的聚合度分散性(由M w/M n决定)从1.6—2.1【6】至6—20甚至更高【4,7】。
在聚合反应中,PUR的刚性链尺寸分布范围较窄的RMM分布较宽。
RMM分布较窄的PUR模量更高,因为可增加相分离且分相更清晰。
增加刚性链段的数目并降低反应温度,RMM 减少,PUR 的RMM 分布增加了。
刚性链段含量高的聚合物RMM 更多地受合成温度影响【8】,PUR 的RMM 和其分布与反应压力无关【9】。
4.2.2分子相互作用在表4.1中列出了PURS 中几种链的内聚能。
基团内聚能KJ/mol 摩尔体积cm 3/mol —CH 2— 2.8521.8—O —4.27.3CO 11.121.6C O O 12.128.916.983.9CON H 35.636.2OC ON H 36.543.5N C O N H H50—100—表4.1PURs 几种基团的内聚能C-C 链的旋转位垒是12.6KJ/mol ,以该值为基准,表4.1所述键可分成两类:12.6KJ/mol 以下可自由旋转,形成柔性链赋予PURs 以柔性,超过12.6KJ/mol 的不能自由旋转形成刚性链。
醚键,虽然内聚能比亚甲基高,但由于醚氧原子“球—连”效应,赋予聚合物更大的柔性。
酯键,除了其内聚能,还可与氨基甲酸酯形成氢键,在室温较强。
芳香环嵌入刚性链中可赋予聚合物刚性,在较高温度也能保持这种刚性。
氨基甲酸酯基,虽然其内聚能强于酰胺基,但因其额外的一个氧原子,赋予聚合物更小刚性。
脲基具有最强的内聚能,因其有两个—NH —基团可形成氢键,PURs 中的氨基甲酸酯之所以形成氢键主要是亚胺和氨基甲酸酯和脲羰基之间,和酯、醚基团形成的程度很小。
芳香族氨基甲酸酯由于芳香环邻位上—NH —基团位阻效应,形成氢键的能力也大大下降了。
—NH —基团也可以与芳香环的π电子云形成氢键,比与醚键上氧原子形成的氢键还强。
环上的烷基取代物是弱的供电基,增强了π电子云密度,使之形成氢键的能力也增强了。
脂肪族的氨基甲酸酯(环己烷、苄基)的氢键比芳香族的氨基甲酸酯形成的氢键弱。
在稀溶液中氨基甲酸酯主要以二聚体的形式存在,随着浓度增加,各种弱聚合物就形成了,氨基甲酸酯基和脲基与羰基和酯键形成的氢键强度相差无几,而—NH —基与醚氧原子形成的氢键要强1/6【10】。
共价键交联,特别是聚酯型聚氨酯,减少了形成氢键的数目。
在固体状态,在室温,无论聚酯还是聚醚型聚氨酯,所有的N-H 基团都形成氢键【11】。
在聚酯型聚氨酯中,约60%NH 与氨基甲酸酯上的羰基形成氢键,40%与其他羰基形成氢键【12】。
在聚醚型聚氨酯强的N —H …O=C 键,平衡常数ca3,有时“稀释”数倍,大多N —H …—O —具有平衡常数0.5,按照【10】,在聚醚型聚氨酯中85%的N —H 形成氢键,38%与O=C ,62%与—O —。
越多的C=O 形成氢键,刚性链的m.p.越高,柔性链段的Tg 越低【13】,PURs 中水的存在减少了聚合物的物理交联【14,15】。
在PURs 中大量氢键和极性基团的存在避免了高分子链相互之间的位移,这样可说明PURs 的高弹性模量。
高模量避免了使用增强填料(如烃类橡胶中使用的炭黑),另外,没有使用填料在保持刚性的同时还保持了柔性【17B 】。
如果对分子链进行取向(如拉伸),塑料的强度还可增强,原因是弯曲、缠绕的聚合物分子链由内部极性链的相互作用变成了分子链之间极性基团的相互作用。
4.2.3链段和相结构PURs 中的刚性链段由异氰酸根残基、扩链剂、氨基甲酸酯基和可能存在的脲基和离子基组成。
刚性链的Tg (文献中不一致)从107℃【17】直至超过200℃。
柔性链段由亚甲基和醚、酯基团组成,Tg 通常在-30℃以下,在柔性PURs 中占聚合物总量的60~80%。
表4.2列出了由异氰酸酯和低分子量多元醇合成的线型PURs (这里PURS 可看做是单独由刚性链组成,醇类做扩链剂)中,烃类醇的长度对线型PURs 的Tg 和m.p.的影响。
可看出PURs 中含最大数目芳香环的Tg 值最高,在这里PURs 中Tg 和脂肪链的长度之间有着很大关联。
表4.2有不同异氰酸酯和二元醇HO(CH 2)x OH 制成的PURs 的Tg 和m.p.【18,19】1,4-丁二醇扩链的PURs 有最高的m.p.,刚性链m.p.随其尺寸(重复单元数)和秩序(结醇xTg/℃m.p./℃HDI MDI TDI HDI MDI 25613952166>分解温度355119721632414591094218224855895521571926599132171200晶性)增加而增高(表4.3)【20-22】。
表4.3MDI 和1,4-丁二醇制成的刚性链段的特征【20】*180℃以上显著发生化学反应在PUR 中刚性链段的数目越多,弹性模量、刚度、耐磨性和最高使用温度也越高。
【23】聚合物中柔性链段越多,柔性、断裂伸长率和耐低温性越好,而硬度、弹性模量、耐磨损性也越差。
图4.4【23】列出拉伸强度、相对伸长率与PUR 刚性链含量的关系。
图4.5说明了不同含量刚性链段的PUR 应力与应变的关系。
图4.6【24】列出了聚脲的刚性链含量与弯曲模量之间的相似关系。
重复单元数RMM 分子量m.p./℃熔融热J/g 溶解用溶剂热处理前经125—214℃*热处理未热处理经热处理1430118-12513373147DMF(N,N-二甲基甲酰胺2770183-18719010213231110208-213213142142DMSO (二甲基亚砜)5(可能包括n=4)17902332375588图4.7【25】聚氨基甲酸酯脲和聚脲的弹性模量。
图4.8刚性链与柔性链重量比相同,分子量大的PUR强度亦越大。
PUR的极性、高熔点刚性链之间相互作用,特别是—NH—基的氢键作用,通常在120℃以下无法和低极性、低熔点的柔性链混合均匀。
因此与后者分相而形成“硬区域”,这样PUR成为两相或微观非均相。
聚合物中坚硬区域的物理交联同样扮演了增强填料的角色(图4.9)【2,27B】:它们限制了链段松弛并在施以应力时使链段发生结晶,增强聚合物拉伸强度和耐热性。
刚性区域是由有序的刚性链相与柔性链(通常是连续的)相混合而成。
PUR微观分子可以穿过几个至十个刚柔交替区域【51B】。
在大多数情况下氨基甲酸酯连接刚柔链段且位于界面处。
然而,相分离是不完全的,一些刚性链段位于柔性链段区域内。
相分离的程度、赋予聚合物的性能,有赖于IC的类型、柔性链的分子量、刚性链的尺寸、扩链剂的种类、反应压力【5】,聚合物的thermal history,可能使用的溶剂。
链段PURs 的结构是许多研究的主题【28-40】。
在PURs中含有10%的刚性链段,在反应开始前已发生相分离【41】。
柔性PUR链段在未发生应变的情况下随机地分布于整个聚合体中,柔性区域是各相同性无定形的。
为了简便起见,以下柔性链段区域归于柔区,硬性链段区域归于硬区。
刚性链段基本上与硬性区域轴线方向相垂直排列,这样导致了局部的各向异性,但硬性区域的随机分布,聚合物整体上呈机械和光学的各向同性【42】,聚酯聚氨酯的硬区3-10纳米大小,而聚醚聚氨酯5-10纳米大小,由2-4个重复链段组成【43-45】。
作为对比,由MDI 和1,4-丁二醇制成的刚性链段2nm长,而其柔性链段10-20nm长。
由TDI和MDI制成的PURs结构是相似的【46】,但MDI基的相分离更完全【47-49】。
聚醚和聚酯型聚氨酯的硬区都具有片状结构,厚度与刚性链段的长度相同,中心之间平均距离10-25nm,宽度不大于60-80nm【50】。
由于聚酯多元醇中的酯键与氨基甲酸酯相互作用力要强于聚醚多元醇中醚键与氨基甲酸酯相互作用力。
因此聚醚聚氨酯的微相分离要比聚酯聚氨酯完全【51-56】。
未交联的氨基甲酸酯在刚性链段的横切向表面上散步者。
一旦聚合物发生应变,柔性区的氢键断裂,而刚性区域的氢键直至100~300%的伸长率时还未断裂【26,57-64】。
当温度升至100℃以上氢键的数量减少,但即使达200℃仍35~70%保持着【61】直至刚性链熔化。
柔性和刚性链段的Tg随区域的有序性(结晶度)提高而提高【65】,刚性链段的Tg和结晶链段(包括刚性和柔性)的m.p.也与区域的大小有关。