甲基纤维素对聚氨酯性能的影响研究(3)

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1.1.2 组成结构

聚氨酯弹性体的结构是复杂的,它有着软硬段镶嵌的结构。同时它有直链和支链之分。它含有氨基甲酸酯基，也含有大量的其它基团和某些化合物的联结链段。

聚氨酯化学结构的特征是大分子主链中含有重复的氨基甲酸酯链段。

聚氨酯弹性体是嵌段共聚物，由软硬链段交替形成。由于两种类型的链段的热力学不相容而形成微相分离（即强极性硬链段相互引力大，硬链段和软链段在热力学上具有自发分离的倾向，即不相容性，硬链段聚集在一起，形成微区，分散在软链段相域中）。聚氨酯的优异的性能，首先是由于两相微区形成的结果，而不单纯是由于硬段和软段之间的氢键所致。微相分离和聚氨酯的性能，将主要取决于链段结构和生产条件。聚氨酯弹性体的柔性（软）链段主要影响材料的弹性，并有显著贡献于拉伸性能和其低温性能的影响。[4]

其中着重查询了目前已知的一些软段对性能的影响情况，为自己做实验时能提供更多的帮助。软段在PU中占大部分，不同的低聚物多元醇与二异氰酸酯制备的PU性能各不相同。

强极性的聚酯软链段为聚氨酯弹性体和聚氨酯泡沫能提供良好的机械性能。聚酯型聚氨酯的耐油性、强度、热氧化稳定性要比PPG聚醚型的高，但其耐水解性能比聚醚型的差。聚四氢呋喃（PTMEG）聚氨酯，PTMEG规则结构，易于形成晶体，强度与聚酯型差不多。在一般情况下，聚醚型聚氨酯，醚键较易旋转，具有良好的柔韧性，有良好的低温性能，由于没有相对容易水解的酯基，耐水解性比聚酯更好。聚丁二烯软缎聚氨酯，软段极性较弱，软硬段间相容性较差，弹性体强度较差。[5]

含有侧链的软段，由于有着位阻作用，氢键较弱，结晶性较差，强度一般比相同软段主链的无侧基聚氨酯要差。

聚氨酯的机械性能还受到软链段的分子量的影响。通常情况下，相同的分子量的聚氨酯，若软链段是聚酯，则其强度会随着聚酯二醇分子量的增加而提高；若软链段是聚醚，则其强度会随着聚醚二醇分子量的增加而下降，但其断裂伸长率却会上升。这是由于，聚酯型软链段极性大，分子量高则使结构更加规整，有利于提高强度。而聚醚软链段极性较弱，分子量的增加使PU中硬链段的相对含量减小，从而致使其强度下降。

软链段的结晶性对于线型聚氨酯的结晶性有着较大的影响。结晶性总体上来说对于聚氨酯产品的总体性能是有利的，但有时结晶会是材料的低温韧性下降，以及结晶性聚合物，在很多情况下，是不透明的。为了避免结晶，破坏该分子的规整性，可以采用共聚酯或共聚醚多元醇，或混合多元醇、混合扩链剂等。[6]

1.1.3 聚氨酯弹性体的反应机理

制备聚氨酯弹性体时，其反应机理是异氰酸酯基（-NCO）与含活性氢羟基（-OH）反应，固化剂的选择，通常为三官能度的含羟基的多元醇，主要目的是在固化反应时能够形成网状交联结构。而且，为了调节其宏观性能时，可选用双官能度多元醇或者两者三者的混合使用。供给时的-NCO和-OH官能团之比大于二，由于二异氰酸酯上的两个-NCO反应活性不一样，可以让其中一个先反应，而另外一个等到固化是在反应，从而形成网状高分子。根据所选择的多元醇和异氰酸酯的不同，因此能够选用很多的固化剂。比较常见的有：低分子量多元醇-TDI加合物，缩二脲多异氰酸酯、三聚多异氰酸酯和多异氰酸酯预聚体。[7-8]

1.1.4 聚氨酯的改性研究

随着现代科学和材料技术的发展，对于材料的要求已变得越来越严格。为了满足不同性能，不同的应用，不同的成本要求，聚氨酯改性技术也得到了迅速的发展。重整技术是用于提高成本的有效手段。由于聚氨酯弹性体存在不耐高低温、耐候及表面性能欠缺等缺点，对于将其应用到特定场合是有限制的。因此，我们必须对改性聚氨酯弹性体做进一步的研究。