聚氨酯硬段對彈性體的影響
2016-11-01 10:29:13
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在設計有耐水解要求的聚氨酯彈性體時，儘管使用了對耐水解穩定性非常好的聚四氫呋喃多元醇，但合成後的聚氨酯彈性體在測試耐水解的結果卻往往不盡人意。這是爲什麼呢？因爲他們都忽視了對聚氨酯硬段的設計與考慮，單純的認爲選擇好大分子量的多元醇就可以了。
其實不然，由於聚氨酯是一種嵌段聚合物，由大分子量多元醇與多異氰酸酯通過聚合反應生成並構成分子結構中的軟段，而分子結構中的硬段則由小分子二元醇（擴鏈劑）與多異氰酸酯同樣是通過聚合反應來生成。所以聚氨酯軟硬段的構成，影響着聚氨酯材料在軟硬程度、物理強度等性能上的差異。尤其對聚氨酯彈性體來講，由不同材料構成軟硬段的聚氨酯彈性體，不但分子結構不同，而且在性能上的差異也非常大。
儘管聚氨酯彈性體的某些性能主要是受軟段影響的更多，但是根據我多年的經驗，當軟硬段質量比達到一定的時候，造成硬段在某些性能上有不可輕視的影響，如耐水解穩定性。爲什麼會這樣呢？簡單舉例說明一下。聚氨酯彈性體軟硬段設計的不同比例區別
| a | b | c |
| 軟硬段摩爾數之比 | 1：1：2 | 1：6.62：7.62 | 1：8：9 |
| 100%膜量（kg/cm²） | ～15 | ～90 | ～110 |
| 軟緞質量設計比（%） | 86.87 | 49.99 | 45.27 |
| 硬段質量設計比（%） | 13.13 | 50.01 | 54.73 |
注
1．軟緞多元醇爲聚四氫呋喃，分子量2000；擴鏈劑1,4-丁二醇；異氰酸酯MDI。
2．100%膜量爲經驗值。由上表可知，隨着聚氨酯硬段所佔比例的增加，硬段對聚氨酯彈性體的影響必然隨着增加。
1）a硬段含量最少，該聚氨酯的彈性體的主要性能，受軟段構成影響最大。由於b軟硬段達到1：1，在設計配方時，就要考慮到聚氨酯彈性體的性能，必須要平衡考慮軟硬段材料的使用，如耐水解穩定性。因爲畢竟分子結構中硬段鏈節如果耐水解穩定性不好的話，必然造成聚氨酯彈性體整體對耐水解穩定性的下降。C自然不用多解釋。
2）不同擴鏈劑對耐水解穩定性差異很大。就常用的低分子二元醇而言，長鏈二元醇比短鏈二元醇的耐水解穩定性更好。耐水解穩定性依次爲1,6-己二醇＞1,4-丁二醇＞乙二醇＞二乙二醇。
3）含側甲基的二醇耐水解穩定性比直鏈二醇要好。如1,3-丁二醇＞1,4-丁二醇。
因此只有兼顧平衡地考慮設計聚氨酯彈性體的軟硬段，才能儘量減少設計配方時可能存在的不足，研發時少走一些彎路。