長(zhǎng)盛海華給你介紹一下什么是聚氨酯彈性體

2019-12-28 09:53

聚氨酯彈性體的原料種類(lèi)繁多，大分子結(jié)構(gòu)中基團(tuán)組成和排列復(fù)雜，而且聚氨酯彈性體的合成方法和加工方法多種多樣，這樣就構(gòu)成了聚氨酯彈性體化學(xué)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和物理構(gòu)象的明顯差異，從而導(dǎo)致聚氨酯彈性體性能的改變。

聚氨酯彈性體是在固體狀態(tài)下使用，在各種外力作用下所表現(xiàn)的機(jī)械強(qiáng)度是其使用性能***重要的指標(biāo)。一般來(lái)說(shuō)，聚氨酯彈性體和其它高聚物一樣，其性能與分子量、分子間的作用力、鏈段的韌性、結(jié)晶傾向、支化和交聯(lián)，以及取代基的位置、極性和體積大小等因素有著密切的關(guān)系，但是,，聚氨酯彈性體與烴系（PP、PE等）高聚物不同，其分子結(jié)構(gòu)是由軟段（低聚物多元醇）和硬段（多異氰酸酯、擴(kuò)鏈交聯(lián)劑等）嵌段而成的，在其大分子之間，特別是硬鏈段之間的靜電力很強(qiáng)，而且常常有大量的氫鍵生成，這種強(qiáng)烈的靜電力作用，除直接影響力學(xué)性能外，還能促進(jìn)硬鏈段的聚集，產(chǎn)生微相分離，改善彈性體的力學(xué)性能和高低溫性能。

1、機(jī)械性能與結(jié)構(gòu)的關(guān)系

聚氨酯彈性體的機(jī)械性能取決于聚氨酯彈性體的結(jié)晶傾向，特別是軟鏈段的結(jié)晶傾向，但是，聚氨酯彈性體是在高彈狀態(tài)下使用的，不希望出現(xiàn)結(jié)晶，所以，就需要通過(guò)配方和工藝設(shè)計(jì)，在彈性和強(qiáng)度之間找到平衡，使制備的聚氨酯彈性體在使用溫度下不結(jié)晶，具有良好的彈性，而在高度拉伸時(shí)能迅速結(jié)晶，并且這種結(jié)晶的融化溫度在室溫上下，當(dāng)外力解除后，該結(jié)晶迅速融化，這種可逆結(jié)晶結(jié)構(gòu)對(duì)提高聚氨酯彈性體的機(jī)械強(qiáng)度是非常有益的。

聚氨酯彈性體能否具有可逆結(jié)晶，主要取決于軟鏈段的極性、分子量、分子間力和結(jié)構(gòu)的規(guī)整性。聚酯的分子極性和分子間力大于聚醚，所以聚酯型聚氨酯彈性體的機(jī)械強(qiáng)度大于聚醚型聚氨酯彈性體；軟鏈段中的側(cè)基會(huì)使結(jié)晶性降低，從而會(huì)降低制品的機(jī)械性能。

聚氨酯硬鏈段的結(jié)構(gòu)對(duì)聚氨酯彈性體的機(jī)械性能也有直接和間接的影響，通常，芳族二異氰酸酯（如MDI、TDI）要大于酯族二異氰酸酯（如HDI）；有對(duì)稱結(jié)構(gòu)的二異氰酸酯（如MDI）能賦予聚氨酯彈性體更高的硬度、拉伸強(qiáng)度和撕裂強(qiáng)度；擴(kuò)鏈交聯(lián)劑結(jié)構(gòu)對(duì)彈性體機(jī)械性能的影響與二異氰酸酯相似。

2、耐熱性能與結(jié)構(gòu)的關(guān)系

高聚物的熱穩(wěn)定性可用軟化溫度和熱分解溫度來(lái)衡量。一般情況下，聚氨酯彈性體的熱分解溫度要低于軟化溫度。一般來(lái)說(shuō)，聚酯型聚氨酯彈性體耐熱性比聚醚型聚氨酯彈性體要好；對(duì)于芳族二異氰酸酯來(lái)說(shuō)，其耐熱順序?yàn)镻PDI>NDI>MDI>TDI。

3、低溫性能與結(jié)構(gòu)的關(guān)系

高聚物的低溫彈性通常用玻璃化溫度和耐寒系數(shù)衡量（或脆化溫度）。一般情況下，聚醚型聚氨酯彈性體的低溫柔順性比聚酯型的要好。

4、耐水性能與結(jié)構(gòu)的關(guān)系

水對(duì)聚氨酯彈性體的作用：水的增塑作用（吸水性）和水的降解作用。當(dāng)相對(duì)濕度為100%時(shí)：聚酯型聚氨酯彈性體的吸水率約為1.1%，性能下降約為10%；聚醚型聚氨酯彈性體的吸水率約為1.4%，性能下降約為20%；但聚醚型聚氨酯彈性體的水解穩(wěn)定性要大于聚酯型聚氨酯彈性體。

5、耐油性和耐藥品性與結(jié)構(gòu)的關(guān)系

聚氨酯彈性體的耐油脂和耐非極性溶劑的性能很好。一般聚酯型聚氨酯彈性體比聚醚型聚氨酯彈性體在耐油脂方面的性能更好；聚氨酯彈性體的硬度越高，其耐油脂性就越好；聚己內(nèi)酯型聚氨酯彈性體的耐化學(xué)藥品（如硫酸、硝酸等）性能要優(yōu)于其它型聚氨酯。

聚氨酯彈性的總體耐堿性能和耐強(qiáng)極性溶劑（如環(huán)己酮、天那水等）不好。

6、NDI、PPDI型高性能聚氨酯彈性體

NDI型聚氨酯彈性體，具有撕裂強(qiáng)度高、耐磨性能好、耐熱性好（耐熱可達(dá)100～120℃）、壓縮******變形低、 回彈性好、耐油性能和耐溶劑性能優(yōu)異、極好的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能和杰出的耐切割性能等優(yōu)異的特性；在20～80℃溫度變化范圍和高動(dòng)態(tài)負(fù)荷條件下，具有較低的阻尼值，內(nèi)生熱低，比TDI 和MDI 體系更經(jīng)久耐用。

PPDI型聚氨酯彈性體物理機(jī)械性能優(yōu)良，回彈性、耐磨性、抗疲勞性、耐熱性和耐濕熱性、耐溶劑性等比MDI/1.4-BD體系和TDI/MOCA體系要好很多，其動(dòng)態(tài)力學(xué)性能比NDI型彈性體還要好。

聚氨酯彈性體的特性

1、硬度范圍寬

聚氨酯彈性體的硬度范圍變化很寬，可以從邵氏0A~邵氏85D，尤其可貴的是，與塑料相比，聚氨酯彈性體在塑料硬度下仍具有良好的橡膠彈性和伸長(zhǎng)率；與橡膠相比，聚氨酯彈性體的硬度提高不象橡膠一樣需要加入大量的填料，以降低彈性和性能為代價(jià)。

2、機(jī)械強(qiáng)度高

（1）聚氨酯的楊氏模量范圍遍及橡膠與塑料，范圍之寬，是其它材料無(wú)法比擬的。

（2）聚氨酯的撕裂強(qiáng)度很高，尤其是聚酯型的，約為天然橡膠的2倍以上。

（3）聚氨酯在低硬度下的壓縮強(qiáng)度不高，但其可以在保持橡膠彈性的前提下提高硬度，從而達(dá)到很高的承載能力，而其它橡膠的硬度受到很大的局限，所以無(wú)法大幅度提高其承載能力。

耐磨性能

材料的耐磨性能與其撕裂強(qiáng)度和表面狀況等有很大關(guān)系，因?yàn)榫郯滨椥泽w的撕裂強(qiáng)度要優(yōu)于橡膠材料，所以，聚氨酯的耐磨性能非常好，測(cè)試結(jié)果一般在0.03~0.20mm3/m范圍內(nèi)，耐磨性能約為天然橡膠的3~5倍，因此又有“耐磨橡膠”之稱。

4、耐油和耐藥品性能

聚氨酯彈性體，特別是聚酯型聚氨酯彈性體，是一種強(qiáng)極性的高分子材料，和非極性的礦物油的親和性小，比通用橡膠要好很多，與丁腈橡膠相當(dāng)；但聚氨酯彈性體在醇、酯、酮類(lèi)及芳烴中溶脹較大；聚氨酯彈性體耐酸性溶劑的性能較好，特別是聚己內(nèi)酯型聚氨酯彈性體，但是耐堿性較差。

5、耐水解性

聚氨酯彈性體在常溫下的耐水性能較好，特別是聚丁二烯型、聚醚型和聚碳酸酯型，通常，聚醚型聚氨酯彈性體的水解穩(wěn)定性比聚酯型聚氨酯彈性體要好。

6、其它特性

聚氨酯彈性體在耐低溫性、耐臭氧老化、吸震、抗輻射、氣密性和生物相容性等性能都非常好；在耐霉菌性能方面，聚醚型聚氨酯彈性體比聚酯型聚氨酯彈性體要好。

聚氨酯彈性體的應(yīng)用

聚氨酯彈性體具有許多寶貴的性能，應(yīng)用范圍極廣。

1、膠輥

聚氨酯膠輥的種類(lèi)很多，有印刷膠輥、印染膠輥、造紙膠輥、糧食加工膠輥、

金屬冷軋用傳動(dòng)輥、紡織行業(yè)的拉絲輥和切割輥等。

2、膠輪

聚氨酯彈性體的承載能力大、撕裂強(qiáng)度高、耐磨、耐油、與金屬材料粘結(jié)好，是制造各種膠輪的理想材料，如輸送帶用的托輪和導(dǎo)輪、車(chē)輛和電梯用的實(shí)芯輪、各種導(dǎo)輪和傳動(dòng)輪、纜車(chē)用的滑輪、掃雪機(jī)用的鏈輪以及摩擦輪、齒輪等，其一般要求運(yùn)行速度不要超過(guò)50Km/h。