MDI 体系聚氨酯弹性体的合成及性能.doc

MDI体系聚氨酯弹性体的合成及性能作者:刘锦春,肖建斌聚氨酯弹性体是一种由低聚物多元醇柔性链段构成软段,二异***酸酯及扩链剂构成硬段,硬段和软段交替排列,形成重复结构单元的嵌段聚合物,它具有硬度范围宽、耐磨性能好、机械强度高、回弹性好等特点,所以在许多领域得到了广泛的应用。通常情况下,合成聚氨酯弹性体主要有一步法、预聚物法和半预聚物法3种方法[1],对TDI体系,由于TDI易挥发,毒性较大,一般采用预聚物法,预聚物中游离的-NCO百分含量较低;而对于MDI制备的预聚物,虽然没有TDI体系较大刺激气味,但MDI体系预聚物粘度较高,操作困难,故多采用半预聚物法,该方法制得的半预聚体粘度低,其中游离-NCO百分含量较高,可使扩链剂组分与半预聚物的粘度和混合比例相匹配。同时,针对常用聚氨酯扩链剂MOCA使用不便的缺点,采用新型液体***类扩链剂DMTDA[2~4]制备弹性体,通过配方调整,得到配比接近、粘度接近的MDI体系双组分聚氨酯弹性体体系,可广泛用于制作聚氨酯胶辊、聚氨酯筛板等制品。1 原材料聚醚多元醇TDIOL-1000,羟值为110±5mgKOH/g,聚醚多元醇TDIOL-2000,羟值为56±5mgKOH/g,均为天津石化三厂生产;四氢呋喃均聚醚二醇羟值为112mgKOH/g,为Bayer公司产品;4,4′2二苯基甲烷二异***酸酯(纯MDI),为烟台万华聚氨酯股份有限公司产品;扩链剂DMTDA,为杭州崇禹公司产品;1,4-BDO和催化剂二月桂酸二丁基锡为市售品。 A组分的合成将聚醚多元醇加入三口烧瓶中,在100~200℃,~2h,冷却至60℃,加入称量并熔化好的MDI,在80±2℃,然后再脱气至无气泡,降温密封得预聚物(或半预聚物)待用。 B组分的制备将聚醚多元醇、DMTDA、1,4-BDO等按一定比例称量、混匀并加热至100~120℃,真空脱水后加入催化剂,搅拌均匀待用。 试样的制备及性能测试在一定温度下将A,B组分按一定配比充分搅拌均匀,倒入模具加热、加压硫化得聚氨酯弹性体,然后在100℃下进行后硫化,硫化完全,室温放置一周后,测试其性能。材料物理机械性能测试均按国家标准进行。2 合成方法对弹性体力学性能的影响以PTMG,MDI,1,4-BDO为主要材料分别采用预聚物和半预聚物法合成游离-NCO%含量为8%的预聚物和半预聚物(半预聚物法游离NCO%含量由13%降到8%),制得聚氨酯弹性体,性能对比见表1。表1 不同合成方法对弹性体力学性能的影响由表1可以看出,在设定游离2NCO%含量相同的情况下,采用预聚物法制得的聚氨酯弹性体综合性能稍好一些。原因是:采用预聚物法制备弹性体时,在聚合初期全部的低聚物多元醇和异***酸酯发生反应,反应比较完全,当加入扩链剂组分时,只有扩链剂本身的活泼氢和预聚物中的-NCO基团反应,产物结构规整;而采用半预聚物法制备弹性体,在半预聚物组分和扩链剂组分混合反应时,半预聚物中-NCO%含量较高,且扩链剂组分中除了小分子扩链剂外还有部分的低聚物多元醇,两者的反应活性相差较大,导致反应速度差别较大,产物的分子结构规整性相对较差,所以采用半预聚物法制备的弹性体性能较预聚物法稍差。但总的看来,两种合成方