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改性对聚氨酯弹性体耐热性的影响

时间:2019-02-19 13:46   tags: 新闻资讯 作者:admin

 

1、有机硅改性对弹性体耐热性影响

有机硅具有独特的结构和极好的耐高低温及耐氧化性能、优良的电绝缘性和热稳定性、优良的透气性及生物相容性等,有机硅改性聚氨酯弹性体具有较高的耐热性,其热变形温度可达190℃。

其耐热性好的原因,一方面是在于Si02键热稳定性好,另一方面是以硅氧烷为主体的软段有很好的柔顺性,对微相分离有利。Stanciu A等用聚己二酸L-醇酯二醇(PEGA)、端羟基的聚二甲基硅氧烷(PDMS-OH)、MDI和顺丁烯二酸双甘油酯多醇制备了交联的聚酯-聚硅氧烷-聚氨酯弹性体,性能测试表明,PDMS-OH对最终材料的力学性质影响不大,但在低温下的稳定性和弹性提高,而且热稳定性更好。

文胜,等以末端基为羟基的聚二甲基硅氧烷(PDMS)与聚四氢呋喃醚二醇为混合软段合成出一系列含硅氧烷的聚氨酯弹性体,热重分析(TGA)表明,PDMS的引入改善了传统聚氨酯弹性体的热稳定性。

2、引入分子内基团对弹性体耐热性影响

聚氨酯弹性体的热分解温度主要取决于大分子结构中各种基团的耐热性。软链段中如有双键,会降低弹性体的耐热性能,而引入异氰脲酸酯环和无机元素可提高聚氨酯弹性体的耐热性能。在PU分子的主链上引入热稳定性好的杂环(如异氰脲酸酯环、聚酰亚胺环、恶唑烷酮环等)能明显提高聚氨酯弹性体的耐热性。

脂肪族或芳香族多异氰酸酯的三聚体含有异氰脲酸酯环,该环具有优良的耐热性和尺寸稳定性,其制品可以在150℃下长期使用。二羧酸酐和二异氰酸酯反应生成的聚酰亚胺具有不溶、耐高温特性,在PU中引入聚酰亚胺环可以提高聚氨酯弹性体的耐热性和机械稳定性。环氧基与异氰酸酯在催化剂存在下反应生成的恶唑烷酮化合物热稳定性好,热分解温度超过300℃,玻璃化转变温度达150℃以上,明显高于普通聚氨酯弹性体的玻璃化转变温度。

3、与纳米粒子和填料复合对弹性体耐热性的影响

纳米材料是"21世纪最有前途的材料”,聚合物基纳米复合材料是指其分散相的尺寸至少有一维在纳米级范围内。纳米粒子因独特的性能,与聚氨酯弹性体复合使其机械性能得到明显提高,而且可以增加弹性体的耐热性和抗老化等功能特性。纳米粒子与弹性体复合是目前值得研究与开发的新型复合材料体系。

GilmanJW,等通过对聚氨酯-蒙脱土纳米复合材料X射线衍射结果表明,蒙脱土以平均层间距不小于415nm的宽分布分散在聚氨酯基体中,蒙脱土中的硅酸盐起到了隔热作用,可以有效提高复合材料的耐热性。ZhuY等利用聚氨酯弹性体和无机粒子-纳米SiO2的优异综合性能,用溶胶凝胶法制备了SiO2聚氨酯弹性体纳米复合材料。实验结果表明,纳米SiO2的填加可明显提高聚氨酯弹性体基体的力学性能,对其耐热性能也有一定的改善。

碳酸钙、炭黑、石英石、碳纤维、玻璃纤维、尼龙、固化树脂颗粒等填料也可提高聚氨酯弹性体的耐热形变性能。杜辉,等研究了不同无机类填料对聚氨酯弹性体机械性能和耐热性能的影响,结果表明,微米级无机填料改性聚氨酯弹性体的机械性能和耐热性能要明显优于普通聚氨酯弹性体。