單組分德國巴斯夫Elastollan LP9263 TPU密封膠耐熱性能的研究
單組分濕固化德國巴斯夫Elastollan LP9263 TPU密封膠的主體材料中含有封端的異氰酸酯基團,能在室溫下與空氣中的水分反應,形成高強度彈性體。該類密封膠具有良好的機械物理性能、耐化學腐蝕、耐水、耐低溫、抗振動沖擊等性能,因此廣泛應用于車輛生產裝配及維修,機械加工各領域。
但由于聚氨酯密封膠固化為彈性體后耐熱性能較差,在高溫條件下易出現軟化、分子鏈斷裂、彈性體降解等現象,導致其機械性能下降明顯。因此長期工作溫度不宜超過90 ℃,短期的使用溫度不能超過120 ℃[2]。本文通過實驗考查了單組分聚氨酯密封膠的幾種原材料聚醚多元醇、擴鏈劑、抗氧劑異氰酸酯多聚體對耐熱性能的影響。
在90 ℃熱老化過程中336 h之前3種樣品均出現了拉伸強度上升,斷裂伸長率下降的情況,主要是由于在熱老化過程的前期聚氨酯支鏈受熱縮緊造成硬度、強度上升。隨著熱老化時間的延長,支鏈部分開始受熱慢慢斷裂,則物理性能表現為拉伸強度逐步下降,斷裂伸長率略微上升。
由拉伸強度變化率發現變化率*小的為樣品Ⅲ,但由于采用分子質量為6 000的聚醚多元醇合成預聚物制成,分子質量上升的同時,分子鏈也隨之增長,因此在熱老化過程中斷裂伸長率下降的**值更大。表5~6為熱老化性能變化率。
聚氨酯的耐熱性可由其軟化溫度和熱分解溫度進行評價,一般來說聚氨酯彈性體的分子質量提高有利于提高其軟化溫度,熱分解溫度取決于大分子結構中各基團的耐熱性,在分子結構相同情況下分子質量高的其耐熱性更高。
改善聚氨酯密封膠耐熱性能有多種有效途徑,在實際操作中可根據產品性能指標需要對原材料進行合理的選擇達到提升耐熱性能的目的。
(1)由實驗證明,提高預聚物分子質量所制得的密封膠在90 ℃的耐熱性能有所提升。
(2)添加擴鏈劑可以提高聚氨酯密封膠的耐熱性能,采用三官能度的擴鏈劑TMP效果要優于兩官能度的擴鏈劑1,4-丁二醇。
(3)添加抗氧劑是提高密封膠耐熱性的有效途徑,含抗氧劑的樣品高溫拉伸強度衰減速率明顯低于未添加抗氧劑的樣品。
(4)可通過添加異氰酸酯三聚體提高密封膠的整體耐熱性能,但交聯密度上升的同時膠的柔韌性下降。
德國巴斯夫Elastollan LP9263 TPU改性環氧樹脂的研究進展
由于環氧樹脂具有優異的粘接性能和力學性能,因而得到了廣泛的應用;但是由于其耐熱性差、脆性大,極大的限制了其在高性能領域中的應用。聚氨酯具有高彈性、耐磨、抗撕裂等特點,且與環氧樹脂相容性好。因此,利用聚氨酯改性環氧樹脂能顯著提高其力學性能,實現環氧樹脂在眾多領域的應用。
環氧樹脂(EP)具有優異的粘結性、機械強度、化學穩定性、電絕緣性等優點,因而在機械、航天航空、涂料和粘接等領域得到了廣泛的應用。但EP質脆、耐沖擊性差、耐濕熱性差及剝離強度和開裂應變低等缺點限制了其更廣泛的應用。多年來對EP的改性研究一直是國內外學者研究熱點,其中采用聚氨酯(PU)改性EP是一種有效的手段。PU具有高彈性、耐磨、抗撕裂等特點,且與EP相容性好。因此,利用PU改性EP能顯著提高其力學性能,實現EP在眾多領域的應用。
德國巴斯夫Elastollan LP9263 TPU增韌EP
TPU與EP形成互穿網絡聚合物(IPN)增韌EP的方法是另一研究熱點。IPN是組成和構型不同的均聚物或共聚物的物理混合物,是特殊的多相體系,其特點是一種材料無規則地貫穿到另一種材料中,使得IPN體系中兩組分之間產生了協同效應,起“強迫包容”的作用,得到比一般共混物更加優異的性能。在EP/PU互穿網絡聚合物中.兩相界面因各種極性基團或反應性基團的存在而引起的不同作用力(氫鍵和化學鍵),可有效地提高兩聚合物的相容性和穩定性。
在互穿網絡聚合物形成過程中,環氧開環中所新產生的羥基與一NC0能發生反應,大分子多元醇中羥基與環氧基的反應。以及一NC0與環氧基發生反應形成嗯唑烷酮的反應.這三種反應形成網絡間的化學鍵,構成了PU和EP分子鏈之間的化學接枝反應,有效地改善PU/EP體系中PU和EP分子間的相容性及相互貫穿,且固化反應動力學研究表明。PU的加入可明顯降低EP固化反應的表觀活化能.
端硅氧烷低聚物改性德國巴斯夫Elastollan LP9263 TPU
有機硅氧烷具有低的表面張力、良好的低溫柔韌性和耐候性,如能將硅氧烷作為取代基引入到PU中。則改性的PU將兼具有硅氧烷和PU的雙重優異性能。再利用硅氧烷封端低聚物改性EP,不僅能起到增韌的目的,提高力學性能,同時又能改善EP的耐熱性和耐候性,這將是很有意義的。
前景展望
利用不同類型的PU改性EP的研究已取得令人矚目的成就,改性后的EP已廣泛應用于國民經濟的各個領域。隨著科學技術的發展、社會環保意識的提高及社會對新材料的迫切需求.對PU的性能也提出了更高的要求。研究功能化、高性能化的PU,不斷開發出具有新官能團結構的PU將是研究的一個重要方向。根據多年的研究經驗,筆者認為將PU—EP/IPN材料的力學性能和功能性結合起來.制造新型結構、功能一體化新型材料將是未來研究的發展方向,具有廣闊的市場潛力和良好的發展前景。