1)低聚物多元醇:不同結構的低聚物多元醇與相同異氰酸酯反應生成的氨基甲酸酯,其熱分解溫度相差很大,伯醇。高,叔醇低。由于酯基的熱穩定性比較好,而醚基的碳原子上的氫容易被氧化,所以聚酯型聚氨酯耐熱性能比聚醚型聚氨酯好。由聚酯所制備的聚氨酯,聚酯類型的不同對熱性能幾乎沒有太大的影響。
2)異氰酸酯:硬段是影響聚氨酯彈性體耐熱性能的主要結構因素。一般情況下,異氰酸酯純度越高,異構體越少,生成的聚氨酯彈性體規整度、對稱性越高,耐熱性越好。結構規整的異氰酸酯形成的硬鏈段極易聚集,提高了微相分離程度,硬段間的極性基團產生氫鍵,形成硬段相的結晶區,使整個結構具有較高的熔點。另外,異氰酸酯過量的前提下加入三聚催化劑或進行后硫化的工藝措施,可在彈性體中形成穩定的異氰酸酯交聯,從而使彈性體的耐熱性能提高。
3)催化劑:脂環族異氰酸酯反應活性較低,反應體系須加催化劑,以促進反應按預期的方向和速度進行。有實用價值的催化劑是有機金屬化合物,高分子的有機羧酸、叔胺類化合物也對異氰酸酯的化學反應有很好的促進作用。
4)交聯劑:聚氨酯彈性體的優良特性與其物理交聯和化學交聯結構密切相關。有實驗結果表明,加入交聯劑三元醇N3010,聚氨酯彈性體在硬段間形成交聯,透光率、熱穩定性和力學性能與未加交聯劑的聚氨酯彈性體相比有明顯提高。
5)擴鏈劑:擴鏈劑對耐熱性的影響與其剛性有關。一般來說,剛性鏈段含量越高,彈性體耐熱性就越好。另外,擴鏈劑氫醌雙羥乙基醚(HQEE)是一種新型無毒擴鏈劑,可以代替MOCA,有許多優點,廣泛應用于聚氨酯彈性體中,能提高聚氨酯耐熱性、抗撕裂強度和膠料貯存穩定性。
2、聚合工藝條件對彈性體耐熱性影響
增加彈性體分子中脲基和氨基甲酸酯基的摩爾分數,減少脲基甲酸酯基、縮二脲基團的摩爾分數,可以提高彈性體的熱穩定性,即嚴格控制工藝條件,特別是反應物的用量和純度,使反應盡可能多生成脲基和氨基甲酸酯基,對改善彈性體的耐熱性具有重要意義。德國專利報道采用半預聚法制得軟化溫度為147℃的聚氨酯彈性體。另外, 120℃左右的溫度下4 h以上的后硫化條件也可提高聚氨酯彈性體澆注膠的耐熱形變性能。
3、改性對聚氨酯彈性體耐熱性的影響
1)有機硅改性:有機硅改性聚氨酯彈性體具有較高的耐熱性,其熱變形溫度可達190℃。。
2)引入分子內基團:聚氨酯彈性體的熱分解溫度主要取決于大分子結構中各種基團的耐熱性。軟鏈段中如有雙鍵,會降低彈性體的耐熱性能,而引入異氰脲酸酯環和無機元素可提高聚氨酯彈性體的耐熱性能。
3)與納米粒子和填料復合:納米材料是“21世紀有前途的材料”,聚合物基納米復合材料是指其分散相的尺寸至少有一維在納米級范圍內。納米粒子因獨特的性能,與聚氨酯彈性體復合使其機械性能得到明顯提高,而且可以增加彈性體的耐熱性和抗老化等功能特性。土中的硅酸鹽起到了隔熱作用,可以有效提高復合材料的耐熱性。微米級無機填料改性聚氨酯彈性體的機械性能和耐熱性能要明顯優于普通聚氨酯彈性體。
改善聚氨酯彈性體耐熱形變性能的方法多種多樣,在實際應用中要根據產品性能指標和工藝要求進行合理選擇,確定可行工藝路線。