水性聚氨酯硬段间的化学作用对性能的影响

发布时间:2019-7-24

水性聚氨酯的硬段是由反应后的二异氰酸酯基团单独或者与链伸长剂共同组成,其中存在一些强极性基团,比如氨基甲酸酯基、芳基或取代脲基等,一般情况下聚合物的高温性能以及软化熔融温度取决于硬段。

首先,由于硬段的刚性受异氰酸酯的结构影响较大,所以表现为聚氨酯材料性能受异氰酸酯的种类影响较大。当硬段链结构由芳香族异氰酸酯组成时,其刚性较强,难以改变其构象,所以当水性聚氨酯的氨基甲酸酯建由刚性强的芳环生成时,PU可以具有较强内聚力。对称的二异氰酸酯基团形成的水性聚氨酯分子结构更排列有序,形成氢键更好,所以相对于不对称的二异氰酸酯(TDI)制备的水性聚氨酯,由4,4-MDI制得的聚氨酯的撕裂强度、内聚力以及模量等力学性能更优异。一般由刚性芳环组成硬段,内聚强度比硬段由脂肪族异氰酸酯型组成的的要大,所以制备的聚氨酯材料强度也大。但是存在比较容易产生黄变的缺点。另外,水性聚氨酯材料的耐久性也一定程度上受到异氰酸酯结构的影响,受芳环上的氢较难被氧化影响,聚氨酯材料的耐热氧化性来比较,芳香族异氰酸酯的耐热氧化性要比脂肪族异氰酸酯所制备的聚氨酯更良好。

水性聚氨酯

此外,聚氨酯的性能也一定程度上受到链伸长剂的影响。在材料强度方面,同等条件下,使用脂肪族二元醇扩链剂的聚氨酯材料强度要差于使用芳环二元醇所制备的聚氨酯。使用二元胺链伸长剂的聚氨酯和使用二元醇作为链伸长剂的聚氨酯相比,具有更好的机械强度、黏附性以及模量,与此同时还有更好的低温性能,原因就是二元胺型的链伸长剂能够形成脲键,相对于氨酯键(-NHCO-),脲键(-NHCONH-)极性更强所致。

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