聚酯型與聚醚型水性聚氨酯樹脂：耐熱性能對比

從化學(xué)的視角來探究，水性聚氨酯實際上是那些均勻分散于水中的成膠粒子所組成的低黏度液體。在其鏈增長的過程中，乳液的黏度大體上維持著一種平衡狀態(tài)，其變化主要源自于粒子本體分子量的增長。在實際應(yīng)用中，當(dāng)成膜的溫度超越了聚合粒子的熔點，粒子間就會形成一層分布均勻的連續(xù)狀涂膜層。而在溫度偏低的情況下，干燥后的涂層則表現(xiàn)為粒子間相互黏結(jié)的不連續(xù)狀態(tài)。

談及高聚物的耐熱性，我們不得不提及兩個重要的溫度指標(biāo)：軟化溫度和熱分解溫度。軟化溫度，顧名思義，是指高聚物從彈性態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)轲ち鲬B(tài)的臨界溫度，即大分子鏈開始滑動的最低點。在此溫度下，產(chǎn)生的形變是不可逆的。這一溫度不僅決定了高聚物能夠進(jìn)行模塑加工的范圍，更是高聚物制品使用的溫度極限。而熱分解溫度，則是高聚物在受熱過程中化學(xué)鍵發(fā)生斷裂的最低溫度，高聚物制品長期使用的環(huán)境溫度也需低于這一溫度。值得注意的是，熱分解溫度與軟化溫度的關(guān)系并非固定，可能高于也可能低于軟化溫度。對于水性聚氨酯而言，熱分解溫度通常較軟化溫度要低，且熱分解過程常與其他降解過程（如氧化、水解等）相互交織，共同促進(jìn)。

水性聚氨酯材料的熱分解溫度深受其大分子結(jié)構(gòu)中各類基團(tuán)耐熱性的影響。例如，水性聚氨酯中的縮二脲基和脲基甲酸基的熱分解溫度顯著低于氨基甲酸酯基和脲基。據(jù)資料記載，縮二脲的熱分解溫度為120℃，而脲基甲酸酯的分解溫度僅為106℃。氨基甲酸酯基的熱分解溫度則與其母體化合物的結(jié)構(gòu)緊密相關(guān)，通常脂族二異氰酸酯的耐熱性能高于芳香族二異氰酸酯，脂族醇的耐熱性能也高于芳香醇（如苯酚）。在芳族二異氰酸酯中，其耐熱性能的順序依次為PPDI>NDI>MDI>TDI。

除此之外，不同結(jié)構(gòu)的脂肪醇與同一異氰酸酯反應(yīng)生成的氨基甲酸酯，其熱分解溫度也存在顯著差異。其中，伯醇的熱分解溫度最高，而叔醇則最低，有的甚至在50℃時便開始分解。這主要是因為靠近叔碳原子和季碳原子的鍵較為脆弱，容易斷裂。軟鏈段的結(jié)構(gòu)同樣對熱分解溫度產(chǎn)生著影響。由于羰基的熱穩(wěn)定性較好，而醚基的α碳原子上的氫容易被氧化，因此聚酯型的耐熱空氣老化性能通常優(yōu)于聚醚型。此外，軟鏈段中若存在雙鍵，則會降低彈性體的耐熱性能；而引入異氰脲酸酯環(huán)和無機(jī)元素則能有效提升彈性體的耐熱性能。聚酯型多元醇因其分子間作用力較大，通常其耐熱降解性能也優(yōu)于聚醚型。硅氧鍵結(jié)構(gòu)因其高鍵能特性，使得聚合物的熱穩(wěn)定性得到顯著提升。無機(jī)材料則因其出色的熱穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度，常被用于增強(qiáng)聚合物的耐熱性能。