所謂彈性體是指玻璃化溫度低于室溫,扯斷伸長率>50%,外力撤出后復原性比較好的高分子材料,而玻璃化溫度高于室溫的高分子材料稱為塑料。在彈性體中,其扯斷伸長率較大(>200%)、100%定伸應力較小(如<30Mpa)、彈性較好的可稱為橡膠。所以彈性體是比橡膠更為廣泛的一類高分子材料。
聚氨酯彈性體,又稱聚氨酯橡膠是彈性體中比較特殊的一大類,其原材料品種繁多,配方各種各樣,可調范圍很大。聚氨酯彈性體硬度范圍很寬,低至紹爾A10以下的低模量橡膠,高至紹爾D85的高抗沖擊橡膠彈性材料。所以聚氨酯彈性體的性能范圍很寬,是介于從橡膠到塑料的一類高分子材料。
聚酯多元醇簡稱聚酯,是聚氨酯彈性體最重要的原料之一。它是由二元羧酸和多元醇縮聚而成,最常用的二元羧酸是己二酸,最常用的多元醇有乙二醇、丙二醇、丁二醇、二乙二醇。此外,一些特殊聚酯還用戊二醇、乙二醇、三羥甲基丙烷、甘油等多元醇。由于可用的多元醇品種多,所以聚酯的分子結構多種多樣,品種牌號也較多。為了得到端羥基聚酯,必須用過量的多元醇與二元羧酸反應。 一般采用間歇法生產聚酯。其反應過程分為酯化反應和酯交換反應兩個階段。生產裝置大同小異,一般工藝流程,主要設備包括縮合釜、分餾冷凝器、冷凝器、計量罐、真空系統、加熱冷卻系統和控制系統。整個系統的氣密性要求十分嚴格。縮合釜攪拌軸可采用端面機械密封。加料順序先加多元醇和配合劑,后加已二酸,然后充氮。酯化反應從加熱升溫開始到>
多異氰酸酯品種也不少,但產量最大的只有兩種,即二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)及其聚合物多苯基多亞甲基多異氰酸酯(PAPI)和甲苯二異氰酸酯(TDI)。多異氰酸酯我們采用德國拜耳的TDI-100。
TDI是以甲苯為基本原料,用硝酸和硫酸的混合物進行硝化生成二硝基甲苯,然后溶于甲醇中,在雷尼催化劑和15~20Mpa的氫氣壓下進行加氫還原成甲苯二胺(TDA),在經光氣化制得的。
甲苯硝化的第一階段生成鄰位、對位、間位三種硝基甲苯異構體混合物,且其含量分別為55%~60%、35%~40%和2%~5%。異構體的含量幾乎不受反應條件的影響。將上述單硝基甲苯混合物進行不硝化生成2,4-二硝基甲苯和2,6二硝基甲苯,其比例為80/20,再經還原和光化制得80/20TDI(T-80)。如單硝基甲苯混合物現經結晶分離出純的鄰位和對位單硝基苯,再分別進行第二次硝化和還原,光化,可制得65/35TDI(T-65)和純2,4-TDI(T-100)。
擴鏈劑與交聯劑是具有不同化學作用的助劑,在聚氨酯彈性體的合成中,擴鏈劑參與化學反應,是聚合物分子增長、延伸;交聯劑參加化學反應,不僅使聚合物分子增長、延伸,同時還能在聚合物鏈中產生支化,產生一定的網狀結構,進行交聯反應,一般擴鏈劑多為二元醇或二元胺類化合物。二元以上醇類和胺類化合物則具有擴鏈和交聯的雙重功能。
聚氨酯彈性體制備中所需的擴鏈劑和交聯劑都有一定的要求,特別要求含水量低于>
一般使用的二元胺類擴鏈劑都是芳香族的,最常用的是3,3’-二氯-4,4’-二苯基甲烷二胺(商品名為MOCA)。
MOCA是聚氨酯彈性體的擴鏈劑和交聯劑,特別是對于澆注型聚氨酯彈性體一般都用它,在MOCA的結構中氨基鄰位苯環上的氯原子取代基,使氨基電子云密度增加,降低了氨基與異氰酸酯的反應速率,從而延長了釜中壽命,這對于澆注聚氨酯彈性體制品是極其重要的。
我們加工澆注制品時,通常將MOCA的用量控制在理論用量的90%上下,其目的就是要使加工的制品具有相當的交聯密度,以改善制品的壓縮永久變形和耐溶脹等性能。
本次聚氨酯彈性體所選用的>
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