聚氨酯橡胶
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前言
聚氨酯橡胶被定义为聚合物主链上具有氨基甲酸酯键的弹性体物质,但实际上指由聚异氰酸酯与活性氢化物反应生成的弹性体,聚脲等主链上不带氨基甲酸酯的多数也被纳入该范畴。
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聚氨酯橡胶的发展历史
1937年:Bayer等通过二异氰酸酯与二元醇或=胺加成聚合合成了聚氨酯和聚脲。1940年,I.G.公司的Schlack用HID等二异氰酸酯对末端为羟基的脂肪族聚酯进行连结而制得线性聚合物。1950年,I.G.公司下属的Bayer公司发表了聚氨酯弹性体。1952年,发表了软质聚氨酯泡沫。5O年代中期MiJler等开发了容易加工成型的浇注型聚氨酯橡胶。50年代后期,杜邦公司的Athey等开发了聚氨酯尿素类的浇注型聚氨酯橡胶。1958年Goodrich公司的shollenberger发表了以分子设计方法完成的热塑性聚氨酯橡胶Estane VC。1962年Mobay化学公司发表了末端基为NCO的TPu,其商品名为Texi。60年代初期开发了由连续发泡机和连续固化装置等组成的聚氨酯泡沫连续生产线。尔后,以往成型困难的超高速固化聚氨酯脲和聚脲的装置问世,使成型周期显著缩短。
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聚氨酯橡胶的合成工艺过程
PU橡胶的合成以异氰酸酯反映为基础, 一般先制备分子量较低的预聚体,经扩链、交联反应制得硫化橡胶。
3.1 异氰酸酯的反应
3.11 异氰酯与活性氢的第一阶段反应
异氰酸酯与活性氢在第一阶段的反应可用于链的连结、延长和发泡反应
3.12 异氰酯与活性氢的第二阶段反应
异氰酸酯与活性氢在第二阶段的反应可用于交联反应
3.13 异氰酸酯的聚合反应
1 二聚物化
2 三聚体化(生成三居异腈酸酯)
3 碳化二亚酰化
3.2 聚氨酯橡链形成
为了制造聚氨酯橡胶,将聚异氰酸酯与多官能性活性氢化物进行反应,在表现橡 胶物性之前进行高分子化。根据组成在反应结束之前凝胶化,对其进行固化可得到三维网状聚合物
3.3 链段化聚合物的生成
链段化聚合物由以下三种可进行反应的原料得到。即:
形成软链段的二官能度长链活性氢化物(反应当量Ea,a摩尔);
短链活性氢化物(反应当量Ehh,x摩尔);
二异氰酸酯(反应当量E ,b摩尔)。
这些化学计量的关系表示如下:
b/a=r(1+x/a)
3.4 由反应成型制造聚氯酯橡胶制品
采用将活性氢成分和异氰酸酯共同搅拌混合、注模固化的方法,可制造许多聚氨酯橡胶制品该法使用图1所示的低压混合机和图2所示的高压混合机 高压混合机,通过图3所示的冲撞混台机构用于高速反应系统。需要后硫化成型品可用....
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