UV固化聚氨酯擴鏈劑
以聚己二酸-縮二乙二醇-2000為軟段,UV固化聚氨酯擴鏈劑和異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)為硬段,丙烯酸羥乙酯(HEA)封端,采用預聚體法合成UV固化聚氨酯.分析了UV固化聚氨酯擴鏈劑的相對動(dòng)力學(xué)活性;通過(guò)紅外光譜表征了光固化聚氨酯樹(shù)脂的結構,研究了不同的UV固化聚氨酯擴鏈劑對光固化膜力學(xué)性能、耐熱性能和使用性能的影響.
結果表明,反應溫度80℃,乙二醇(EG)與苯基異氰酸酯(PI)的反應速率最快,1,2-丙二醇(1,2-PEG)與PI的反應速率最慢;以1,4-環(huán)己烷二甲醇(CHDM)為擴鏈劑的聚氨酯膜力學(xué)性能和耐熱性最好.
氰酸酯基團的量與低聚物二元醇和小分子擴鏈劑中羥基量的比值;親水基團含量#(—0CCA)則是指親水基團—0CCA占整個(gè)體系中的質(zhì)量分數。由乙二醇和一縮二乙二醇為擴鏈劑可制得微帶藍光白色乳液,而且乳液穩定性較好。
由于低分子擴鏈劑可以與過(guò)量異氰酸酯進(jìn)行二次反應,生成氨基甲酸酯或縮二脲結構的剛性鏈段,而聚醚二元醇或聚酯二元醇則為聚氨酯結構的柔性鏈段(軟段)。因此擴鏈劑的加入有助于形成聚氨酯的硬段結構,硬段部分對材料的力學(xué)性能貢獻較大。
對于所選用的四種不同的擴鏈劑而言,由于四種擴鏈劑本身結構不同,所以使得組成聚氨酯的硬段結構也不同??傮w而言,無(wú)論對于C-BD型還是CE型聚氨酯,在異氰酸指數"及擴鏈劑用量相同的條件下,由于加入的乙二醇分子鏈最短,所以整個(gè)體系中硬段的密度較大,涂膜的力學(xué)性能也最高。
產(chǎn)品名稱(chēng):4,4'-亞甲基雙(2,6-二乙基苯胺),固化劑擴鏈劑MDEA
分子式:C21H30N2
分子量:310.49
CAS: 13680-35-8
4,4'-亞甲基雙(2,6-二乙基苯胺),固化劑擴鏈劑MDEA是優(yōu)秀的聚氨酯(PU)擴鏈劑和環(huán)氧樹(shù)脂(EP)固化劑。能改善制品的機械和動(dòng)力學(xué)性能。此外也可以作為聚酰亞胺的先導化合物和有機合成的中間體。在PU領(lǐng)域M-CDEA適用于澆鑄型彈性體(CPU)、RIM彈性體和噴涂聚脲、膠粘劑、彈性體泡沫和熱塑性聚氨酯(TPU)。EP領(lǐng)域適用于加工、預浸料坯和化工防腐涂料。也可用作有機合成的中間體及聚脲樹(shù)脂固化劑。
隨著(zhù)擴鏈劑分子"原子數目的不斷增多,體系中硬段的密度不斷變小,材料的拉伸強度也隨之降低。數據表明,無(wú)論C-BD型還是CE型聚氨酯,乙二醇為擴鏈劑制備的聚氨酯涂膜具有較高的拉伸強度,而由二醇為擴鏈劑制備的聚氨酯涂膜的力學(xué)強度最低。同時(shí),由于乙二醇中柔性鏈最短,材料的斷裂伸長(cháng)率較低。同理由于醚鍵的存在,所以一縮二乙二醇與丁二醇相比材料具有較高的斷裂伸長(cháng)率,而以二醇結構中的柔性鏈最長(cháng),所得到的聚氨酯的斷裂伸長(cháng)率也應達到最長(cháng)。
聚氨酯的力學(xué)性能不僅與硬段的結構有關(guān),而且還取決于硬段與硬段之間形成的氫鍵數目。改變擴鏈劑用量所得聚氨酯材料的力學(xué)性能有著(zhù)顯著(zhù)的差異。由于隨著(zhù)擴鏈劑用量的增大,聚氨酯硬段結構中存在氨酯、脲、酯、醚等基團而產(chǎn)生氫鍵的數量和分布發(fā)生了變化。
形成的氫鍵起到“交聯(lián)”作用,從而大幅度提高了材料的力學(xué)性能。此外,膜的斷裂伸長(cháng)率也隨著(zhù)聚氨酯中硬段的增多而逐漸下降。由表G還可以看出,起初隨著(zhù)擴鏈劑用量的不斷增加,材料的親水性逐漸下降,膜的吸水率不斷減小,而當擴鏈劑含量達到一定時(shí),體系中氫鍵對材料的影響作用增大,氫鍵的親水性較好,所以膜的吸水率又隨著(zhù)擴鏈劑含量的進(jìn)一步增大而增大。
聚氨酯彈性體的力學(xué)性能取決于其硬鏈段的分子之間的相互作用力。應力應變,彈性模量和斷裂伸長(cháng)率是聚合物重要的表征,他們展示如何變化的異氰酸酯和/或擴鏈劑的分子量,以及擴鏈劑的變化導致聚氨酯彈性體性能的變化。
使用各種擴鏈劑但含有一個(gè)相同軟鏈段的聚氨酯彈性體的應力應變曲線(xiàn),三種不同的狀態(tài)都可見(jiàn),純粹的彈性形變出現在在低形變的情況下[28]。其次,對所有聚合物的研究都有塑形流動(dòng)出現的區域。最后,在300%以上的壓力增加的曲線(xiàn)可以看出,這可以歸因于應變軟鏈段的結晶鏈。
聚氨酯彈性體擴鏈劑從結構上主要分為二元醇和 二元胺兩大類(lèi)。傳統常用的二元醇有1,4-丁二醇,己二醇、丙二醇等。二元胺類(lèi)如3,3!-二氯-4,4!-二苯基甲烷二胺(MOCA)和二乙醇胺等。其中聚氨酯彈性體用量最多的是MOCA。新型擴鏈劑也主要分為二元醇和二元胺兩大類(lèi)。
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