聚氨酯弹性体的制备.doc

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1、1 实验部分  1.1 原料  液化4，4′-苯基甲烷二异氰酸酯(L-MDI)：w(-NCO)=29.5%，官能度f=2.1，美国Hunts-man聚氨酯公司；高活性聚氧化丙烯三醇(PPO)：Mn=5000，天津石油化工三厂；3，5-二甲硫基甲苯二胺(DMTDA)：美国Albemarle公司；3，3′-二氯-4，4′-二苯基甲烷二胺(MOCA)；苏州湘园特种精细化工有限公司；1，4′-丁二醇(BDO)：山西三维集团股份有限公司；二月桂酸二丁基锡(DBTDL)：上海市四赫维化工有限公司。  1.2 聚氨酯弹性体的制备 

2、 1.2.1 A组分的合成  将聚醚多元醇加入三口烧瓶中，于110-120℃、0.09MPa的真空度下脱水2h，然后降温至60℃，将其滴加到计量的MDI烧瓶中，缓慢升温至(80±2)℃，保温反应2h，脱泡后降温密封保存得到预聚物。  1.2.2 B组分的制备  将计量的聚醚多元醇、扩链剂按一定比例称量、混合并加热到110-120℃，真空脱水2h后加入催化剂，搅拌均匀，待用。  1.2.3 试样的制备  于自改造实验RIM机上对A、B组分预热并抽真空，脱泡1h后充模得到试片，模具温度为90℃，试片脱模后置于100℃烘箱

3、中熟化6h，室温放置1周后进行测试。  1.3 性能测试  硬度：采用上海六菱仪器厂生产的LX-A硬度计，按GB/T531-1999进行测试；拉伸强度、扯断伸长率：采用深圳新三思材料检测有限公司生产的CMT-4504电子万能实验机，按GB/T528-1998进行测试；撕裂强度：按GB/T529-1999进行测试；粘度：采用NXS-11型粘度计，按GB/T2794-1995进行测试。  2 结果与讨论  2.1 合成方法对弹性体性能的影响  以PPO、L-MDI、DMTDA为原料分别采用一步法、预聚物法[w(-NCO)

4、=6.3%]和半预聚物法[w(-NCO)=13%]合成了聚氨酯弹性体。合成方法对弹性体性能的影响如表1所示。  表1 不同合成方法对弹性体力学性能的影响性能合成方法一步法预聚物法半预聚物法A：B(质量比)0.3:16.6：11：125℃预聚物粘度/(mPa·s) 78551975邵尔A硬度848686拉伸强度/MPa14.320.318.3扯断伸长率/%402.5492.1485.9撕裂强度/(kN·m-1)41.558.455.4  从表1可以看出，由预聚物法制备聚氨酯弹性体力学性能最好，半预聚物法次之，一步法最差

5、。采用预聚物法时，聚合初期全部的聚醚多元醇与异氰酸酯先发生反应，反应比较完全，加入扩链剂组分时，只有扩链剂与预聚体中的-NCO基团反应，产物结构规整。而采用半预聚物法时，一方面A组分中-NCO含量较高，同时B组分中除扩链剂外还有部分未反应的聚醚多元醇，两者反应活性不同，反应速度差别较大，软硬段反应不平衡造成了硬段不能很好地分散在软段中，所以弹性体性能略次之。一步法制备聚氨酯弹性体时，软硬段反应更不平衡，产物结构混乱，性能最差。从表1还可以看出，半预聚物法中预聚物粘度明显低于预聚物法中的粘度，同时半预聚物法时A、B质量

6、比为l：1，粘度低、质量比相近有利于反应液体的流动和混合。  2.2 扩链剂种类对弹性体性能的影响  分别以MOCA、DMTDA、BDO为扩链剂与PPO按摩尔比12：9配成B组分，与同一批的预聚物[w(-NCO)=13%]反应制备RIM聚氨酯弹性体，其性能如表2所示。  表2 不同种类扩链剂对弹性体性能的影响性能扩链剂MOCADMTDABDO邵尔A硬度878673拉伸强度/MPa19.218.312.3扯断伸长率/%510.8485.9572.9撕裂强度/(kN·m-1)57.855.417.3固化时间/min284

7、8  从表2可以看出，由DMTDA制备的弹性体与MOCA制备的弹性体在力学性能上基本相同，而在反应速度上DMTDA则表现出了反应活性高的优势，4min内即可脱模；MOCA则由于结构中-NH。基邻位Cl原子的空间位阻效应和电子诱导效应而导致其活性降低，固化时间长，不适合RIM工艺。与胺类扩链剂相比，由脂肪族扩链剂BDO制备的弹性体则强度较差，这是因为胺类扩链剂与二异氰酸酯反应生成得脲基的极性比由二醇扩链剂得到的氨酯基的极性强，相应的刚性链段也易聚集在一起形成硬段，从而氢键更多，性能更好。  2.3 硬段含量对弹性体性能

8、的影响  半预聚物法制备聚氨酯弹性的过程中，通过调节B组分中扩链剂、聚醚的配比可制得不同硬段含量的聚氨酯弹性体。以w(-NCO)=13%的L-MDI/PPO预聚体为A组分，分别同DMTDA/PPO质量比为1/8、2/8、3/8、4/8、5/8的B组分反应，制得的弹性体性能如表3所示。  表3 硬段含量对弹性体性能的影响性能m(DMTDA)/m(