脂肪族單體類(lèi)擴鏈劑
采用脂肪族單體類(lèi)擴鏈劑,擴鏈反應按Scheme2進(jìn)行?;鶊F—NCO,是一類(lèi)反應活性極高的化合物,極易與水或羥基類(lèi)化合物發(fā)生反應。在HPPDO的擴鏈反應中,利用脂肪族單體類(lèi)擴鏈劑HDI的異氰酸根和預聚物兩端的羥基反應生成氨酯鍵,從而使分子量獲得大幅度增加。
脂肪族單體類(lèi)擴鏈劑用量對HPPDO擴鏈反應的影響。在影響擴鏈反應的因素中,脂肪族單體類(lèi)擴鏈劑的用量是最重要的.極少量擴鏈劑用量的改變就可使擴鏈效果發(fā)生很明顯的變化.從理論上講,當反應體系中n(OH)∶n(NCO)=1∶1時(shí),—NCO和—OH完全反應,達到最好的擴鏈效果,擴鏈產(chǎn)物的特性粘數達到最大值.由于測定預聚物中羥基的含量非常困難,只能利用HDI性粘數的變化情況。
不同特性粘數的預聚物經(jīng)HDI,反應溫度為150℃,反應時(shí)間為40min??梢钥吹街?zhù)脂肪族單體類(lèi)擴鏈劑HDI用量的增加,產(chǎn)物的特性粘數反而開(kāi)始下降。加入HDI后,擴鏈反應隨即發(fā)生,產(chǎn)物的特性粘數隨加入的NCO基團的增加不斷增長(cháng)。
在最佳反應條件下,當體系中n(OH)∶n(NCO)=1∶1時(shí),擴鏈反應達到最佳效果,擴鏈產(chǎn)物的特性粘數達到最大值.隨著(zhù)TDI用量的進(jìn)一步增加,NCO基團開(kāi)始過(guò)量,此時(shí)過(guò)量的異氰酸酯從擴鏈劑轉變?yōu)榉舛藙?,故產(chǎn)物特性粘數也隨之下降。
預聚物的分子量對擴鏈效果也有明顯的影響.為了能更清楚地說(shuō)明這個(gè)問(wèn)題,我們采用PPDO均聚物的2方程計算不同預聚物經(jīng)擴鏈后在達到最大特性粘數時(shí)的粘均分子量,雖然擴鏈劑的引入使得用該公式計算所得的粘均分子量數值與實(shí)際值有所偏差,但以此進(jìn)行相對比較仍不失為一種好方法。
分子量越小的預聚物經(jīng)擴鏈所得到的產(chǎn)物分子量增長(cháng)倍數越大.其中HPPDO10經(jīng)擴鏈后產(chǎn)物的粘均分子量增長(cháng)了52倍,但由于預聚物的分子量過(guò)低,擴鏈產(chǎn)物的分子量最高只能達到57100g/mol.隨著(zhù)預聚物分子量的提高,反應體系的粘度也隨之升高,端羥基的數目和活性都隨之降低,擴鏈效率自然隨之下降.綜合兩個(gè)方面因素,預聚物HPPDO50經(jīng)擴鏈后分子量達到最高值2517×10g/mol。
3-氯-3’-乙基-4,4’-二氨基二苯甲烷
主要用作TDI系列聚氨酯-聚脲彈性體制品的擴鏈劑/固化劑。特別是在澆注彈性體的制備中有著(zhù)廣泛的使用。本品可以作為聚氨酯涂料、膠粘劑、密封劑、微孔彈性體、聚脲噴涂材料等的固化劑使用。本品也是環(huán)氧樹(shù)脂的優(yōu)良固化劑.
反應時(shí)間對HPPDO擴鏈反應的影響。特性粘數[η]=0124dL/g的HPPDO50于150℃加入0124mLHDI時(shí)擴鏈產(chǎn)物特性粘數隨反應時(shí)間的變化情況.在反應的前30min內,產(chǎn)物的特性粘數增長(cháng)非常迅速,從預聚物的0124dL/g增長(cháng)到產(chǎn)物的1129dL/g.30min后產(chǎn)物特性粘數增長(cháng)速度開(kāi)始變緩。
在60~100min之間,產(chǎn)物特性粘數相對穩定。這是因為隨著(zhù)反應時(shí)間的增長(cháng),擴鏈反應雖然仍在發(fā)生,但由于加熱時(shí)間的延長(cháng)導致了產(chǎn)物一定程度的熱降解,使產(chǎn)物的特性粘數并沒(méi)有隨時(shí)間的增加而增長(cháng),甚至有所下降.因此60min為最佳擴鏈反應時(shí)間。
擴鏈劑HDI用量為0124mL時(shí),[η]=0124dL/g的HPPDO50in時(shí)的產(chǎn)物特性粘數在不同反應溫度下的變化情況.為了使HPPDO獲得較好的流動(dòng)性,120℃.擴鏈產(chǎn)物的特性粘數隨反應溫度的增加變化較大,產(chǎn)物特性粘數的最大值出現在150℃.,隨著(zhù)溫度的升高,預聚物的熔體粘度降低,鏈段活動(dòng)能力增強,從而提高了HPPDO端基的反應活性,故擴鏈產(chǎn)物的特性粘數隨溫度的升高而明顯增長(cháng)。
但由于反應體系中存在聚合物的熱降解反應,當溫度過(guò)高時(shí),熱降解程度加深.雖然擴鏈反應仍在進(jìn)行,但同時(shí)伴隨產(chǎn)物的熱降解反應,特性粘數反而有所下降.因此,選擇合適的溫度,既要讓預聚物鏈端獲得足夠的活動(dòng)能力,又不能讓體系中熱降解反應過(guò)于劇烈。
HPPDO2H擴鏈產(chǎn)物的表征,進(jìn)行核磁共振分析。出現了屬于聚對二氧環(huán)己酮結構上三類(lèi)亞甲基上氫的峰,其化學(xué)位移分別出現在δ4129(Hc),δ4111(Ha)和δ3173(Hb)處.同時(shí)也檢測到來(lái)自丁二醇的兩類(lèi)亞甲基上氫的特征峰,其化學(xué)位移分別位于δ4106(He)和1166(Hd)處.除此之外,在δ3108(Hi),1142(Hj)和1126(Hk)處,還出現了來(lái)自于HDI上三類(lèi)亞甲基上氫的特征峰,且其峰積分面積比約為1∶1∶1.這充分說(shuō)明HDI參與擴鏈反應后進(jìn)入到了聚合物分子鏈段中間,使其兩端具有相對對稱(chēng)的結構。
上述結果表明,擴鏈劑確實(shí)有效地與預聚物發(fā)生了預想的反應,產(chǎn)物的分子量也得到了大幅度的提高。
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