高硬度透明聚氨酯弹性体的合成与性能研究

研究四开发

弹性体,２０１７-０６-２５,２７(３):２９~３２

CHINA一ELASTOMERICS

﹡国家重点研发计划项目(２０１６YFC０８００３)

作者简介:甄建军(１９７４-)

,男,山东禹城人,副研究员,硕士研究生,主要从事聚氨酯材料及制品的开发及研究工作.收稿日期:２０１７-０１-１１

高硬度透明聚氨酯弹性体的合成与性能研究﹡

甄建军,李英建,翟一文,王小伟,何金迎,陈青香

(中国兵器工业集团第五三研究所,山东济南２５００３１)

摘一要:采用相分子质量为６００的聚己二酸-１,４-丁二醇酯二元醇(PBA )二４,４-二环己基甲烷二异氰

酸酯(H １２MDI )二三羟甲基丙烷(TMP )和脱色３,３?-二氯-４,４?-二氨基二苯甲烷合成了高硬度透明聚氨酯弹性体.结果表明,本研究合成的高硬度透明聚氨酯弹性体拉伸强度高二伸长率大二透光率高二抗冲击性能好.

关键词:高硬度;聚氨酯弹性体;光学性能;冲击性能

中图分类号:TQ ３３４.１一一文献标识码:A一一文章编号:１００５-３１７４(２０１７)０３-００２９-０４

一一光学透明高分子是一种应用非常广泛的材

料,最常见的有聚苯乙烯二聚甲基丙烯酸甲酯和聚碳酸酯,它们被称为三大透明塑料,但各有不足,聚甲基丙烯酸甲酯是光学性能最好的高分子材

料,但其力学性能一般,抗冲击性能差[１-２]

,吸湿性

高;聚苯乙烯抗冲击性能差,低温脆性明显,耐候性差;聚碳酸酯光学性能好,但其硬度低,耐磨性二耐老化性能差.随着人们对高性能透明高分子材料的探索,透明聚氨酯材料逐渐进入了人们的视野.

聚氨酯弹性体是由二异氰酸酯二低聚物多元醇和小分子多元醇或多元胺为扩链剂组成的一种嵌段共聚物.异氰酸酯与小分子多元醇或多元胺形成硬段,低聚物多元醇构成软段,由于硬段极性强,相互间吸引力大,与具有柔顺性的软段在热力学上的不相容性,使聚氨酯产生了微相分离结构,聚氨酯弹性体的这种结构特点赋予了其具有拉伸强度高二断裂伸长率大二耐磨二耐撕裂二抗刺穿二与金属的黏结性能好二玻璃化温度低等特点,综合性能优异.聚氨酯的产品形式丰富多样,可以制成胶黏剂二涂料二弹性体甚至是塑料,在汽车工业二医用设备二航空航天二国防建设二安全防护等领域得到了广泛应用.但普通的聚氨酯弹性体透明性差,特别是在紫外线环境下易产生黄变,最终使弹

性体失去透明性[３-８]

.因此,提高聚氨酯弹性体的

透明性成了近年来聚氨酯弹性体的一个重要研究方向,目前,国内对透明聚氨酯弹性体的研究大都集中在中低硬度弹性体和透明胶黏剂领域,而对高硬度透明聚氨酯弹性体研究较少.高硬度透明聚氨酯弹性体除具有普通聚氨酯弹性体的优异综合性能外,其抗冲击性能突出,特别适合制备透明

防护制品[

９-１２]

.光学透明高分子材料是指光线透过率在

８０％以上的高分子材料,

在高分子材料中,分子的结晶现象是影响材料透明性的重要因素,根据高聚物理论,非晶聚合物是透明的;在结晶聚合物中,如果晶相和非晶相的密度非常接近或晶粒尺寸小于可见光波长时,结晶聚合物也是透明的.聚氨酯弹性体是一种由低聚物多元醇二多异氰酸酯和小分子二元胺或二元醇聚合而成的嵌段型聚合物,软段形态柔软,结晶倾向不强,硬段在强极性的氨基甲酸酯基团二氢键以及分子间作用力的作用下,容易产生有序排列而结晶,具有明显的微相分离结构,因此,为保证聚氨酯弹性体的高透明性,要尽可能地使硬段和软段具有一定相容性或控制结晶相晶粒尺寸小于可见光波长度.

本文以脂环族二异氰酸酯二聚酯二元醇为原料合成了高异氰酸酯根含量的预聚物,以小分子

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