莊 緬

（黑龍江省化工研究院，黑龍江 哈爾濱 150078）

聚氨酯彈性體是由多異氰酸酯與多羥基化合物充分反應制成的，過量的異氰酸酯與多羥基化合物反應生成的預聚體，其端基的異氰酸酯基被含單官能團的活性氫原子化合物封閉制成。

本文介紹一種以低聚物多元醇與TDI合成的NCO含量在5.5%～6.0%之間的預聚體，以MOCA為擴鏈劑制成聚氨酯彈性體，探討了體系中游離異氰酸根含量對聚酯型彈性體性能的影響。聚氨酯彈性體是以TDI預聚體-MOCA擴鏈劑體系為主，MOCA是一種反應活性適中的芳香族二胺，由于含剛性苯環(huán)以及與異氰酸酯反應后生成強極性脲基，在進行擴鏈反應時部分MOCA參加反應即可使膠料凝膠，并獲得一定的強度，通常用MOCA的用量可有一定范圍的變化而對彈性體最終性能影響不大。

1 實驗部分

1.1 主要原料

TDI-100（甲苯二異氰酸酯）（工業(yè)品 德國拜耳公司）；聚四氫呋喃二醇PTMG（工業(yè)品 洛陽黎明化工研究院）；3，3-二氯 -4，4-二氨基二苯甲烷（MOCA）（工業(yè)品 蘇州凌云復合材料有限公司）。

1.2 實驗步驟

在備有攪拌器、溫度計和真空連接管的三口燒瓶中加入計量的聚四氫呋喃多元醇，于90～110℃攪拌1～2h負壓下攪拌2h至無氣泡，然后加入計量好的TDI，90℃攪拌反應3h至游離異氰酸根含量達到一定值制成預聚體。

將預聚體升溫至100℃，脫凈氣泡后，向其中加入已經(jīng)于130℃烘箱中完全熔融的擴鏈劑MOCA，脫凈氣泡加速攪拌，然后澆注到事先處理并預熱好的模具中，于80℃烘箱中固化16h，自然冷卻至室溫，脫模制成樣品。

2 結果與討論

2.1 預聚體中游離異氰酸根含量對聚氨酯彈性體性能的影響

預聚體中游離異氰酸根含量對聚氨酯彈性體性能有很大影響，但如果NCO基團過量太多，則固化不完全，且固化了的彈性體較硬，甚至很脆；若羥基組份過量較多，則膠層軟粘，內聚力低，粘接強度差。我們以分子量為聚四氫呋喃二醇為原料，改變TDI的加入量，從而改變預聚體中游離異氰酸根含量，考察聚氨酯彈性體的性能，結果見表1。

表1 NCO含量對PU彈性體力學性能的影響Tab.1 Effect of NCO content on performance of elastic body

由表1可以看出，隨著NCO%的增加，聚氨酯彈性體的硬度、拉伸強度逐漸升高，而扯斷伸長率卻逐漸降低。這主要是因為硬段含量的增加使得Pu彈性體的硬度、拉伸強度逐漸增加，而扯斷伸長率則逐漸降低[2]。硬段上含有氨基、羰基，能形成氫鍵，使硬段聚集在一起，形成物理交聯(lián)，所以另外隨著-NCO%含量的增加，預聚體的反應速度加快，不利于澆注，因此，預聚體中游離-NCO%含量控制在5.0-5.5為宜。

2.2 軟段多元醇分子量的篩選

多元醇的分子量對彈性體的力學性能會產(chǎn)生明顯的影響，我們選擇分子量分別為1600、2900的聚四氫呋喃二醇作為軟段，選取游離異氰酸根含量為5.5%～6.5%的預聚體制備聚氨酯彈性體。

表2 多元醇分子量對彈性體性能的影響Tab.2 Effect of polybasic alcohol molecular on performance of elastic body

隨著聚四氫呋喃二醇分子量的增加，彈性體的抗張強度、硬度下降明顯，但伸長率變化不是很大，這是因為隨著分子量的增加，彈性體內部硬鏈段的密度相對降低，從而導致硬度和力學強度隨之下降。

2.3 反應溫度的影響

反應溫度是聚氨酯彈性體制備中一個重要的控制因素，一般來說，隨著反應溫度的升高，異氰酸酯與各類活性氫化合物的反應速率加快。但并不是反應溫度越高越好，當130℃以上，異氰酸酯基團與氨基甲酸酯或脲鍵反應產(chǎn)生交聯(lián)鍵，且在此溫度以上，所生成的氨基甲酸酯、脲基甲酸酯或縮二脲很不穩(wěn)定，可能會分解。一般羥基化合物與二異氰酸酯反應溫度以60～100℃為宜。

3 結論

以聚四氫呋喃二醇為軟段、以TDI為硬段合成了不同NCO含量的PU彈性體，結果表明NCO含量為5.5%～6.0%時，PU彈性體的綜合性能最好。隨著NCO含量的增高，PU彈性體的硬度、拉伸強度逐漸增高，而扯斷伸長率逐漸降低。該彈性體具有優(yōu)異的耐水解性，耐化學品性，低溫性能以及電絕緣性能可用于電子元器件的灌注和包封。

［1］山西省化工研究所.聚氨酯彈性體手冊［M］.北京：化學工業(yè)出版社，2001.109.

［2］李少雄，劉益軍.聚氨酯樹脂及其應用［M］.

［3］李少雄,劉益軍.聚氨酯膠黏劑［M］.化學工業(yè)出版社.

［4］劉會強，劉德居，等.低異氰酸根含量聚酯型聚氨酯彈性體力學性能的研究［J］.河北化工，2010，33（3）：27-29.