ndi基聚氨酯彈性體及其研究進(jìn)展

1、第31卷第6期山西化工Vol31No62011年12月SHANXICHEMICALINDUSTRYDec2011綜述與論壇NDI基聚氨酯彈性體及其研究進(jìn)展劉菁(山西省化工研究院，山西太原030021)摘要:NDI基聚氨酯具有高耐磨、高耐熱、耐腐蝕及動態(tài)性能優(yōu)異等特點，主要用在高動態(tài)載荷和耐熱場合。介紹了NDI基聚氨酯彈性體的應(yīng)用、合成及研究進(jìn)展情況以及NDI基聚氨酯彈性體性能的影響因素。同時，對NDI基聚氨酯彈性體和基于其他二異氰酸酯的

2、聚氨酯彈性體的性能進(jìn)行了比較。關(guān)鍵詞:NDI聚氨酯彈性體進(jìn)展中圖分類號:TQ3238文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:10047050(2011)06002006沫型，3種聚氨酯各具優(yōu)點。11澆注型PU該種PU為單組分NDI基彈性體，不僅具有聚醚型PU的彈性，而且具有聚酯型PU的剛性，其最大特點是具有優(yōu)異的動態(tài)特性和耐磨性。動態(tài)力學(xué)分析表明，在動態(tài)載荷下，NDI基澆注型PU的阻尼小、回彈性高、內(nèi)生熱少，主要用在高動態(tài)載荷和耐熱場合，通常用來制作輪

3、胎、密封件、皮帶、磨礦盤等。例如，在紡織工業(yè)中，錠子的轉(zhuǎn)速為6105rmin～8105rmin，其摩擦溫度高，使用普通的PU不能滿足要求，而應(yīng)用NDI基澆注型PU則不僅可解決耐熱問題，而且可延長錠子的使用壽命［2］。引言NDI基聚氨酯彈性體是以1，5萘二異氰酸酯(l，5naphthalenediisocyanate，簡稱NDI)為二異氰酸酯組分合成的一類聚氨酯(PU)。與MDI和TDI相比，NDI熔點較高，分子的剛性、規(guī)整性和對稱性高，

4、可從根本上提高聚氨酯的相分離程度，使得NDI基聚氨酯獲得更為優(yōu)異的機(jī)械性能和物理性能。其制品具有高耐磨、高耐熱、高強(qiáng)度、回彈性能優(yōu)良、內(nèi)生熱(tanδ)小、動態(tài)性能優(yōu)異、耐油、耐腐蝕、耐輻射、壽命長等特性，是最佳的減震、阻尼、密封材料，可用于普通聚氨酯不能滿足要求或過早損壞的工況，如汽車、紡織、機(jī)械、石油、軍事、印刷等領(lǐng)域中的高溫、高磨損、多油脂等環(huán)境［1］。由于NDI價格昂貴、不易得，而且預(yù)聚體穩(wěn)定性差等，使得NDI基聚氨酯的發(fā)展受到

5、限制。近年來，隨著NDI的國產(chǎn)化及各行業(yè)(尤其是汽車工業(yè))的迅猛發(fā)展，NDI基聚氨酯彈性體產(chǎn)品受到廣泛關(guān)注，并取得了一定的研究進(jìn)展。模壓型PU該種PU彈性體具有NDI的脲結(jié)構(gòu)，抗撕裂強(qiáng)度高、磨耗小、壓縮永久變形小、回彈性優(yōu)異，一般用于制作泵隔膜和工業(yè)儲罐的夾具墊等。13泡沫型PUNDI基泡沫型PU為多孔水交聯(lián)彈性體，主要用于各種緩沖或減震場合。市場上的主要競爭對手是用MDI合成的PU。MDI基泡沫型PU在操作溫度大于－25℃時的阻尼值高

6、，在動態(tài)載荷下內(nèi)生熱高，且受溫度影響大，從而機(jī)械性能受到嚴(yán)重的影響。而NDI基PU的儲能模量在0℃～140℃保持不變，動態(tài)載荷下的內(nèi)生熱低、永久變形小，且能保121NDI基聚氨酯彈性體分類及其應(yīng)用NDI基彈性體制品主要有澆注型、模壓型和泡收稿日期:20110817作者簡介:劉菁，女，1974年出生，1999年畢業(yè)于太原理工大學(xué)，學(xué)士學(xué)位，現(xiàn)主要從事聚氨酯材料的開發(fā)及應(yīng)用研究工作。22山西化工2011年12月柔順性和結(jié)晶性能、硬鏈段的剛性

7、和體積大小、軟鏈段和硬鏈段的比例及主鏈中所含的各種基團(tuán)對熱、氧、水、油等環(huán)境因素的抵抗能力決定了聚氨酯的性能［1］。31多元醇的影響從表2可看出，由聚己二酸乙二醇丁二醇酯制得的聚氨酯的性能略低于由聚己二酸乙二醇酯制備的聚氨酯性能。這是因為，聚己二酸乙二醇丁二醇酯是一種混合二元醇聚酯，它的使用減小了PU的結(jié)晶性，從而使產(chǎn)品的低溫性能得以改善。從表3可知，由己二酸系聚酯和聚碳酸酯制備的聚氨酯的機(jī)械性能好于由聚四氫呋喃醚制備的聚氨酯。各種多元

8、醇制備的聚氨酯各有特點，采用PTMEG(聚四氫呋喃醚二醇)制得的聚氨酯的耐水解性能要好一些，由聚己內(nèi)酯制備的聚氨酯的機(jī)械性能、水解穩(wěn)定性和耐低溫性能均比己二酸系聚酯系多元醇優(yōu)良，由聚碳酸酯二醇制得的聚氨酯具有優(yōu)良的耐候性、耐水解特性和耐磨性［4］。表2典型NDI基PU的配方(質(zhì)量份)及性能表3多元醇對NDI基聚氨酯性能的影響聚己二酸乙二醇酯聚碳酸酯二醇多元醇PTMEG硬度(邵A)彈性%拉伸強(qiáng)度MPa300%定伸強(qiáng)度MPa斷裂伸長率%撕裂

9、強(qiáng)度kNm－195—228713780055169445270170450112096384091754651220NDI用量及異氰酸酯指數(shù)的影響從表2可知，隨著NDI用量的增加，制備聚氨酯時的釜中壽命顯著縮短，聚氨酯的硬度、300%定伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度明顯提高，斷裂伸長率降低，20℃、70℃和100℃時的壓縮永久變形變小，彈性降低。姜文英等［8］以1，5萘二異氰酸酯(NDI)、聚己二酸丁二醇酯(PBA)為原料制備了聚氨酯預(yù)聚體，再與勻泡

10、劑(L580)、擴(kuò)鏈劑和去離子水反應(yīng)制得NDI型聚氨酯微孔彈性體，并研究了異氰酸酯指數(shù)和擴(kuò)鏈劑對其性能的影響，結(jié)果如圖1所示。由圖1可知，隨著異氰酸酯指數(shù)的增加，聚氨酯微孔彈性體的壓縮強(qiáng)度逐漸增大。但異氰酸酯指數(shù)過高，會使材料工藝性能下降，因此異氰酸酯指數(shù)一般為12～13。32聚己二酸乙二醇酯聚己二酸乙二醇丁二醇酯NDI1，4BD2，3BD水TMP100100—100—100100——100—100——配方1814——09182———1

11、82———307———307———60—16——18——適量—釜中壽命min脫模時間min504040101015—工藝性能452525101010—圖1異氰酸酯指數(shù)對NDI基微孔聚氨酯彈性體壓縮強(qiáng)度的影響33擴(kuò)鏈劑的影響從表2可知，同時將TMP與1，4BD作為擴(kuò)鏈劑使用，可制得硬度較低的制品使用2，3BD作為擴(kuò)鏈劑時，可大大延長釜中壽命，改善工藝性能。這是由1，4BD所具有的伯羥基與2，3BD所具有的仲羥基的反應(yīng)活性不同而造成的。硬度

12、(邵A)相對密度65808544①46①61①7012629126126126126126126拉伸強(qiáng)度MPa292924272037300%定伸強(qiáng)度MPa扯斷伸長率%撕裂強(qiáng)度kNm－1磨耗mm357717143110600650650450500300650物理性能62287684110869631278107850406555614235壓縮永久變形%20℃，70h70℃，24h100℃，24h彈性%4不同二異氰酸酯及其聚氨酯彈性體