水性聚氨酯膠膜力學(xué)性能分析

通常,水性聚氨酯的硬段是由二異氰酸酯和小分子二元醇或二元胺反應(yīng)形成的,所以硬段實(shí)質(zhì)上是低分子的水性聚氨酯或者聚脲,它們都含有很強(qiáng)的極性鍵一氨基甲酸酯基或者脲基,而不同種類的二異氰酸酯所制備的水性聚氨酯結(jié)構(gòu)的氨基甲酸酯基和脲基的極性不同。水性聚氨酯材料的拉伸強(qiáng)度與二異氰酸酯的結(jié)構(gòu)有很大的關(guān)系,芳香族的二異氰酸酯大于脂族的二異氰酸酯,而且芳環(huán)體積越大,強(qiáng)度越高。此外,具有對稱結(jié)構(gòu)的二異氰酸酯(如MDI）能賦予水性聚氨酯膠膜更高的拉伸強(qiáng)度和撕裂強(qiáng)度。

從上圖可以看出,采用MDI與N210和N220反應(yīng)制備的水性聚氨酯膠膜的拉伸強(qiáng)度最大,MDI的結(jié)構(gòu)非常規(guī)整,產(chǎn)生結(jié)構(gòu)規(guī)整有序的相區(qū)結(jié)構(gòu)能促進(jìn)聚合物鏈段的結(jié)晶,所以對稱性二異氰酸酯（MDI）制備的聚氨酯膠膜比不對稱二異氰酸酯（TDI）具有更高的拉伸強(qiáng)度。與TDI相比,MDI結(jié)構(gòu)中含有兩個(gè)苯環(huán),且結(jié)構(gòu)對稱,分子鏈的剛性較大,此外,兩個(gè)苯環(huán)之間通過一個(gè)亞甲基相連,由于碳碳單鍵的內(nèi)旋轉(zhuǎn)增強(qiáng)了大分子鏈的空間旋轉(zhuǎn)性,使得MDI制備的水性聚氨酯膠膜性能更為突出。IPDI和氫化MDI均為脂環(huán)族異氰酸酯,與芳香族的MDI和TDI相比,所制備的水性聚氨酯膠膜拉伸強(qiáng)度較低,而斷裂伸長率較大。這可能是因?yàn)榉枷阕瀹惽杷狨ブ苽涞木郯滨ビ捎谟捕魏瑒傂缘姆辑h(huán),因而使其硬段內(nèi)聚能增大,材料強(qiáng)度一般比脂肪族異氰酸酯型聚氨酯的大。其中,氫化MDI中的異氰酸根基團(tuán)處于分子兩端,整個(gè)氫化MDI分子結(jié)構(gòu)對稱,以其合成的水性聚氨酯的分子硬段結(jié)構(gòu)較規(guī)整,結(jié)晶傾向明顯,所以制得的水性聚氨酯膠膜拉伸強(qiáng)度較大。而IPDI鏈段比較柔軟,水性聚氨酯膠膜拉伸強(qiáng)度較低，但其斷裂伸長率較高。