提高聚氨酯材料耐熱性能的方法和手段

原料對(duì)聚氨酯彈性體耐熱性影響
       聚氨酯彈性體由軟段(低聚物多元醇，主要分為聚酯型、聚醚型和聚烯烴型多元醇等)和硬段(二異氰酸酯和擴(kuò)鏈劑)組成。低聚物多元醇的相對(duì)分子質(zhì)量是多分散的，而多異氰酸酯往往是多種異構(gòu)體的混合物，異構(gòu)體的存在會(huì)破壞硬段的規(guī)整性，使得彈性體的耐熱性降低。嚴(yán)格控制原料的純度，降低縮二脲和脲基甲酸酯等熱穩(wěn)定性差的基團(tuán)的摩爾分?jǐn)?shù)，可以提高彈性體耐熱性。
1、低聚物多元醇
       不同結(jié)構(gòu)的低聚物多元醇與相同異氰酸酯反應(yīng)生成的氨基甲酸酯，其熱分解溫度相差很大，伯醇最高，叔醇最低，這是由于靠近叔碳原子和季碳原子的鍵容易斷裂的緣故。由于酯基的熱穩(wěn)定性比較好，而醚基的碳原子上的氫容易被氧化，所以聚酯型聚氨酯耐熱性能比聚醚型聚氨酯好。由聚酯所制備的聚氨酯，聚酯類型的不同對(duì)熱性能幾乎沒有太大的影響。
       對(duì)于聚醚型聚氨酯，聚醚的類型對(duì)其耐熱性能有一定的影響，如由甲苯二異氰酸酯(TDI)、3,3'-二氯-4,4'-二苯基甲烷二胺(MOCA)分別與聚氧化丙烯二醇和聚四氫呋喃醚二醇(PTMG)所制備的聚氨酯，放入121℃環(huán)境下老化7天后，二者的拉伸強(qiáng)度存在明顯差別，前者室溫下拉伸強(qiáng)度保留率為44%，而后者保留率為60%。低聚物多元醇相對(duì)分子質(zhì)量或分子鏈長對(duì)聚氨酯熱降解的特征分解溫度沒有明顯的影響，聚酯型和聚醚型聚氨酯的降解機(jī)理，并分析了影響其耐熱性的因素，得出聚酯型聚氨酯彈性體耐熱性能優(yōu)于聚醚型的結(jié)論。
2、異氰酸酯
      硬段是影響聚氨酯彈性體耐熱性能的主要結(jié)構(gòu)因素。硬段的剛性、規(guī)整性、對(duì)稱性越好，其彈性體的熱穩(wěn)定性亦越高。硬段質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加，形成較多的硬段有序結(jié)構(gòu)和次晶結(jié)構(gòu)，使兩相發(fā)生逆轉(zhuǎn)，硬段相成為連續(xù)相，軟段分散在硬段相中，從而提高了高溫下彈性體的拉伸強(qiáng)度和耐熱性。從分子結(jié)構(gòu)上看，二苯基甲烷二異氰酸酯(MDl)與TDI分子結(jié)構(gòu)類似，均含有NCO基和苯環(huán)結(jié)構(gòu)，但是由于結(jié)構(gòu)簡潔性、剛性、規(guī)整度和對(duì)稱性較弱，導(dǎo)致其彈性體的微相分離程度不夠，制得的彈性體熱穩(wěn)定性均一般。一般情況下，異氰酸酯純度越高，異構(gòu)體越少，生成的聚氨酯彈性體規(guī)整度、對(duì)稱性越高，耐熱性越好。結(jié)構(gòu)規(guī)整的異氰酸酯形成的硬鏈段極易聚集，提高了微相分離程度，硬段間的極性基團(tuán)產(chǎn)生氫鍵，形成硬段相的結(jié)晶區(qū)，使整個(gè)結(jié)構(gòu)具有較高的熔點(diǎn)。