活性端基PU弹性体-丙烯酸封端聚氨酯(HEMAPU)的制备


    称取所需质量聚氧化丙烯醚二醇,再加入适量醋酸溶纤剂于烧瓶中,在75℃下滴加计量的TDI,搅拌反应215 h后,取样测定异氰酸酯基NCO含量(以二丁胺法测定),当NCO含量达到适当值时,便得到预聚物。将上述反应所得的预聚体冷却至45℃,加入所需质量的HEMA,以二丁基二月桂酸锡作催化剂,在保持45℃下通氮气搅拌4 h,使充分反应。加入3倍量的萃取溶剂(石油烃与芳烃的混合物),洗提3次,然后配制成50%的苯乙烯溶液密封备用。由以上实验制备所得的各种活性端基PU弹性体性能见表1。PU 分子量由QX-08型气相渗透仪VPO测定,粘度由NDJ-1旋转粘度计测定。
                          表1    各种活性端基PU 弹性体性能

弹性体编号

聚氧化烯醚二醇分子量Mn

弹性体分子量

弹性体50%苯乙烯溶液粘度/cPS,25℃

HEMAPU-1

1000

1600

10001200

HEMAPU-2

2000

2600

15001600

HEMAPU-3

2000

9130

18002000

    ⑶样品制备
    将UP、DCP、活性端基PU的苯乙烯溶液按一定比例混和均匀,经脱气后浇入模具中,在130℃常压下固化1 h后制得试件,在环境温度下存放7 d后用于性能测试。

   3、结果与讨论
    ⑴合成原理
    预聚:聚醚二元醇与TDI 反应生成NCO 封端的预聚物。封端:预聚物两端的NCO基团与HEMA中的羟基完全反应。
    n HO ―Rn ―OH + (n+1) OCN ―R ―NCO ―OCN ―R ―
    ( ―NHCO―Rn ―O ―CO ―NH ―R ―)n―NCO
    ⑵UP/活性端基PU共聚物的化学反应活性端基PU分子链两端带有不饱和双键,在引发剂的作用下可形成双端自由基,参与UP的固化反应,形成UP/PU交联共聚物。对含15% HEMAPU的189# UP做了抽提分析,样品的丙酮抽出物含量为6%。可以推断活性端基PU分子链两端的不饱和双键能够参与UP的固化反应,橡胶弹性体与UP基体界面有良好的粘接,对提高韧性十分有利,是橡胶增韧热固性树脂的一个重要因素。
    ⑶活性端基PU的增韧作用和对UP其它性能的影响
    实验表明,活性端基PU对UP增韧的同时会对其它性能有所影响。图2-4[-page-]

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    图1、2显示了各种活性端基PU弹性体对UP冲击性能的影响。由图中可以看出,冲击强度随着PU弹性体加入量的增加而增大,其中HEMAPU-2增韧效果好。HEMAPV-2加入量为20%时,189#、196#树脂的冲击强度分别从,未增韧时的9.8 KJ/m2、8.5 KJ/m2提高到20.4 KJ/m2、27.7 KJ/m2,说明HEMAPU对UP有明显的增韧作用。从HEMAPU-2的增韧与HEMAPU-1比较可知,HEMAPU-2中含长柔性链段(聚氧化丙烯醚二醇Mn=2000)的增韧效果好。另外,当弹性体加入量相同,随着其分子量增加、双键含量降低,同样不利于弹性体与UP 的界面粘接,增韧效果下降。


   由表2~4的数据还可以看出,随着弹性体添加剂的加入,UP树脂浇铸体的拉伸、弯曲强度有所下降,且弹性体添加剂含量越多,拉伸、弯曲强度下降也越明显。其原因一方面是由于弹性体本身的强度较低;另一方面可能是由于混合树脂浇铸体分相结构的界面易产生裂纹、空隙等缺陷所致。