三异丙醇胺扩链聚氨酯弹性体力学性能的研究.doc

·254· CPUIA CONFERENCE 2006 三异丙醇胺扩链聚氨酯弹性体力学性能的研究 刘红梅刘凉冰贾林才 (山西省化工研究院．山西太原030021) 摘要以聚酯(PEA、PEPA)或聚醚(PTMG)和TDl为原料合成聚氨酯预聚体．甩三异丙醇胺 (TIPA)莆II 1，4-丁二醇(㈣的幌台物作扩链剂制备聚氨酯弹性体。讨论了软段相对分子质量，弹性体 交联点分子质量和扩链剂的种类对聚氨酯弹性体力学性能的影响。 关键词聚氨酯弹性体聚醚聚酯TIPA力学性能 聚氨酯(Pu)弹性体是一种用途极为广泛的材料。作为低硬度，低模量的弹性体可用于印刷、纺织、 造纸的胶辊，钢板、玻璃的吸盘，以及嵌缝、灌封等材料。PU弹性体一般由甲苯二异氰酸酯(TDI)和扩链 荆组成的硬段与聚酯或聚醚所组成的软段而构成。材料的扯断伸长率和弹性由软段提供，硬度和强度rh 硬段贡献。本实验用TIPA／BDO作扩链剂，讨论了聚酯、聚醚的相对分子质量，弹性体交联点分子质量 和两种不同的扩链剂对弹性体力学性能的影响。 扩链剂TIPA的主要理化指标．夕}观，白色结晶固体；熔点，45℃；相对分子质量，191．37；粘度，1．38 mPa·s；相对密度(50℃)，0．9996。 l实验部分 1．1主要原材料 聚四氢呋哺醚二醇(PTMG)M。=1000、2000，工业级，日本进口；聚己二酸乙二醇酯二醇(PEA)， CMA-1024，％=1000，聚己二酸乙二醇丙二醇酯二醇(PEPA)，CMA-218，呱=2000；CMA-150，Mj= 1500，工业级，烟台华大化学工业有限公司；甲苯二异氰酸酯(TDI)，工业品，进IZl；三异丙醇胺(TIPA)工 业级，进1：3；1，4丁二醇(BDO)T业级，进口；二月桂酸二丁基锡，化学纯，北京化工二厂。 1．2样品制备 在装有搅拌器，温度计的三口烧瓶中，加入计量好的聚醚或聚酯，于1lO～120℃下真空脱水2h，然后 降温至40-50U，缓慢加入计量好的TDI，升温至80℃，保温反应2 h，脱泡后冷却至室温，即为预聚体， 分析NCO基含量。 取一定量的预聚体，加入扩链剂，快速搅拌均匀后，倒人预热的模具中，加热硫化成型。 1．3分析与测试 ①采用=正丁胺法分析NcO基含量 1。 ②试片放人100(2鼓风干燥箱后硫化10h，再于室温下存放一周后进行力学性能的测试。均按国家 标准进行。拉伸强度、扯断伸长率、模量和扯断永久变形按GB／T528???1992测定，邵氏硬度按GB／T 531． 1992标准测定，撕裂强度按GB／T 529．1991标准测定，冲击弹性按GB／1681—1982标准测定。 ‘ 1．4仪器与设备 25吨平板硫化机，上海第一橡胶机械厂；GD65．1鼓风干燥箱，北京试验设备厂；电子万能试验机， CMT 6104型，深圳市新三思量技术有限公司；LX’4橡胶硬度计：营口实验材料厂；Z116型橡胶弹性试 验仪，天津材料实验机厂。 2结果与讨论 2．1聚酯软段相对分子质量对PU弹性体力学性能的影响 在PU弹性体中，软段相对分子质量的大小对弹性体的力学性能影响较为显著。分别采用分子质量 不同的聚酯制备弹性体，其力学性能见表1。M。=1000的PU弹性体的硬度、拉伸强度、300％定伸应力  中国聚氨蒲工业协套第十三次年会论文集 ·255· 和撕裂强度均大于M：=1500和M。=2000的弹性体。其主要的原园是当预聚体中的NCO基质量分数 相同时，1000一PU加入TDI的数量相对比2000．PU多，也就是弹性体中的硬段含量增加，从而导致1000． PU的硬度、拉伸强度和撕裂强度提高。 褒1聚氨酯相对分子质量对PU弹性体力学性的影响 注：预聚体NCO分散=4．0％ 软段PTMG M。为1000，2000，硬段TDI-TIPA分别合成PU，力学性能如表2所示。1000．PU的硬 度，300％定伸应力和撕裂强度均高于2000-PU，而2000一PU的伸长率和弹性都大于1000．PU。 衰2 PTMG软段相对分子质■对PU弹性体力学性能的影响 注：预聚体NCO分数=3．3％～3．6％。 2．2交联点相对分子质量对PU弹性体力学性能的影响 交联点分子质量(^疋)指的是弹性体质量除以该弹性体中所使用的三元醇物质的量(2】。一般地讲， 交联点分子质量高，交联密度低；反之，变联点分子质量低，交联密度高。以PTMG-2000为软段，TIPA／ BDO-TDI为硬段合成PU弹性体，改变交联点分子质量，其力学性能如表3所示。从表中看出M产 6600时，PU拉伸强度最高，综合性能最佳。^‘大，模量低，扯断伸长率高；M：小，模量高，弹性低。产生 这种原因可能是低^疋的PU，交联密度高，其大分子链中氨基甲酸酯含量多，刚性链段也多，所以弹性体 的模量提高。高^疋