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如何选择聚醚多元醇
聚醚多元醇是主链中含有醚键(-R-O-R-)的低聚物,端基或侧基含有大于2个羟基(-OH)。它是由低分子量的多元醇。多胺或含有活性氢的化合物作为起始剂,在催化剂的作用下与氧化烯烃聚合。氧化烯烃主要为环氧丙烷PO、环氧乙烷EO,其中环氧丙烷最为常见。多元醇起始剂包括丙二醇。乙二醇和其他二元醇,甘油。三羟甲基丙烷和其他三元醇和季戊四醇。木糖醇。山梨醇。蔗糖和其他多元醇;胺起始剂为二乙胺。二乙烯三胺等。
根据起始剂中所含活性原子的数量,可以制备不同功能的聚醚多元醇。聚氨酯粘合剂制备中最常用的聚醚是聚氧化丙烯二醇和聚氧化丙烯三醇,以及聚四氢二醇。聚氨酯树脂胶粘剂具有良好的耐水性、耐冲击性和低温性。
市场上有许多聚醚进口和国内制造商,分子量差异很大,性能和使用也不同,广泛应用于聚氨酯粘合剂。弹性体和软、硬泡沫产品,如何在各种聚醚多元醇中找到合适的材料来完成配方设计是许多聚氨酯从业者面前的一个问题。通常我们根据使用来区分软泡沫聚醚。硬泡沫聚醚和弹性体聚醚。
起始剂、氧化烯烃类型和分子量主要决定聚醚多元醇的物理化学性质:
1.起始剂活性氢的数量决定了聚醚的功能。不同起始剂合成的聚醚反应活性差异很大。一般来说,当分子量差异不大时,聚醚和乙二胺。苯胺作为起始剂的聚醚活性最高,季戊四醇。蔗糖多元醇作为起始剂的聚醚活性也相对较高,而乙二醇。丙二醇作为起始剂的聚醚活性相对较低。
2.同一类型的聚醚,羟值越高,分子量越小,反应活性越高,粘度越小。
3.大多数氧化烯烃聚醚是由PO合成的,或者都是用PO合成的,但是也有一些品种,先用PO和起始剂反应,然后用EO封端,有的品种甚至用EO聚合。EO密封端的聚醚通常比所有PO的聚醚具有更高的活性和亲水性。EO含量越高,这种趋势越明显。
根据反应活性由低到高,我们可以简单地区分聚醚:
低活性聚醚,聚氧化丙烯二醇,PPG。
官能度为2或3,起始剂为1、2-丙二醇、乙二醇、三羟甲基丙烷或甘油,聚合用于PO开环。市场上大部分用于软泡聚醚和胶粘剂弹性体的聚醚都是这种类型,也是我们最常见的通用聚醚,一般编号为210、220、330。第一个数字代表官能度,后两个数字代表分子量。聚醚210是聚氧化丙烯二醇,官能度为2分子量1000。
中等活性聚醚。
结构与普通聚醚相似,但部分PO链段改为EO密封端。分子结构的差异导致活性增加。EO含量越高,活性越高,亲水性越强。常见的高回弹聚醚是330N.550N。
高活性聚醚
1.聚醚是以乙二胺和苯胺为起始剂合成的,最常见的是聚醚403和4110,常用于硬泡。这种聚醚由于含有氨基而具有一定的自催化作用,很少单独使用,通常与上述两种聚醚配伍使用。
2.多官能度聚醚以山梨醇为起始剂,反应活性也很高,基本上只用于硬泡。
从反应活性的角度区分聚醚可以更好地让我们从分子的角度理解配方,帮助我们提高实验效率,避免走弯路。大多数时候,我们设计的配方很少只使用一种聚醚,而且大多数聚醚用于平衡性能。反应活性梯度差越近,固化效果越强,在后期成熟时能体现的性能越强。然而,固化梯度的差异很大,因此有必要考虑多重催化的问题。差异越大,就越有可能导致不完全固化,导致配方设计失败。
例如:在许多情况下,几种聚醚混合后固化成白色浊度或豆腐块。原因是反应活性高的聚醚首先固化,形成的三维结构阻碍反应活性低的聚醚继续固化,导致反应不完全和固化不一致。
上面的介绍是传统意义上的聚醚,其实我们也有一些品种可以用作聚醚,下面简单介绍一下。
聚合物多元醇,POP。
乙烯基聚合物接枝聚醚多元醇,俗称聚合物多元醇(PolyetherPolyol),简称Pop。聚合物多元醇是以通用聚醚多元醇为基础的聚醚(通用软泡聚醚三醇。高活性聚醚),加入丙烯腈、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、醋酸乙烯酯、氯乙烯等乙烯基单体和引发剂,在100度左右和氮气保护下进行自由基接枝聚合。POP是一种有机填充聚醚多元醇,用于制备高轴承或高模量软和半硬质聚氨酯泡沫产品。这种有机填充聚醚代替通用聚醚多元醇,可以生产低密度、高轴承性能的泡沫塑料,不仅满足硬度要求,而且节省原材料。外观一般为白色或浅乳黄色,也称为白色聚醚。
聚四氢呋喃醚,PTMG,PTMG。
PTMG是由四氢呋喃开环聚合而成的末端羟基线性聚醚二醇。这种聚氨酯材料具有良好的低温性能、耐磨性、耐老化性、耐水解性和耐霉变性,具有良好的柔韧性和弹性。它是聚醚中的贵族。它通常用于生产高性能聚氨酯弹性体和聚氨酯弹性纤维(氨纶)。
PTMG市场上有三种分子量区分规格:PTMG650、PTMG1000和PTMG2000,其中PTMG65在常温下为液体,而PTMG1000和PTMG2000为白色蜡状固体,加热至50℃左右熔化为无色透明液体。
蓖麻油
蓖麻油是一种很好的含有羟基的植物油,与聚醚相容性好,性能相似,常被视为聚醚。据分析,蓖麻油中含有85%-90%左右的蓖麻油酸(9-烯基-1,2-羟基十八酸)和10%-15%不含羟基的油酸和亚油酸。
蓖麻油的羟值在150~165mgKOH/g之间。据此计算,可以认为三官能量组分含有70%左右,二官能量组分含有30%左右,多官能量组分含有少量,平均官能量2.7,平均分子量1000左右,反应活性高。
因为蓖麻油含有10%-15%的油酸和亚油酸,没有羟基,这些物质的存在类似于增塑剂,而且蓖麻油含有一定的酯键,所以它的低温性能和力学性能都比聚氧化烯醚好。