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技术知识

提高聚氨酯的耐热性能的两个途径

  提高PU的耐热性能,一般可以从两方面考虑:
 
  1:单体或者低聚物
 
  PU耐热性,主要取决于软段。
 
  从异氰酸酯角度来看,发展高耐热性的单体目前几乎没有什么可能,即使是现有的大批量生产的异氰酸酯,我国都没有做全,做好,发展一个新的异氰酸酯难度可想而知。即使异氰酸酯耐热性提高,多元醇的耐热性依然需要跟上去。因此只能从多元醇或者胺考虑。现有的聚醚或者聚酯多元醇,其耐热性很难有根本性的提高,纵观其它低聚物,有机硅和有机氟是可以考虑的对象,全氟醇很难做,而嵌段需要的结构更是难见到,比较现实的就是有机硅。
 
  普通的羟基硅油就是典型的多元醇结构,特别是二甲基硅油,价格便宜,品种多样,耐热到200度问题不大,只可惜它徒有那两个羟基,它除了和同门兄弟缩合所得到产品稳定外,和其它单体,比如异氰酸酯是得不到稳定聚合物的。这样的羟基,是硅羟基,结构:Si-OH,在有机硅行业就简称羟基。实际上,羟基硅油与异氰酸酯反应将产生水,产生水的后果。
 
  要获得稳定的聚合物,必须是烃羟基硅油,即需要Si-Cn-OH,n>=3的结构,当然,这样结构的硅醚多元醇成本比普通硅油高的多。即使成本高,它还是物有所值:不但提高耐热性,也提高柔软性,耐水(特别是耐湿摩擦)性,隔离性,耐干磨。只要加入适量,成本是可以接受的。
 
  2:纳米材料在PU上的应用
 
  纳米粉体的制备,已经不是悬念,许多品种已经是工业化大批量,万吨级了。比如纳米碳酸钙,纳米氧化硅。在PU领域,问题是它们的分散很不容易,但除此之外,粉体与传统PU相互之间的作用也是必须的。良好的分散不代表纳米粉体的优势能够充分展现,还需要某种“结合”。要不然,相同粒径的纳米碳酸钙和纳米氧化硅补强的材料性能就不会差距那么大吧。要做到良好的分散还要能够和PU有某种相互作用,当然zui好是化学键,纳米粉体的表面必须符合PU的要求。即:所谓纳米粉体表面改性。理想的改性是:和PU亲和,表面有可反应基团,改性后不能导致纳米粉体的粒径增加。
 
  做到这些可不容易,比如说,对氧化硅,人们普遍使用偶联剂,但对于纳米氧化硅,其改性结果将导致氧化硅的交联,成为微米级的颗粒,因为硅偶联剂水解后虽然可以和氧化硅表面的羟基结合,但它本身也会聚合成体型结构,因此必须要特殊的改性剂、改性方法。
 
  纳米硅球,表面具有羟基(当然是烃羟基)或者氨基,这是很好的PU用交联剂,同时还是纳米填料,当然也可以做成亲PU但惰性的表面。
 
  对于普通的PU,这样的改性硅球,同样可以大幅度的提高其耐温性、耐磨、耐水等等.
 
  根据需要,纳米硅球还可以将其活性基团封闭以满足单组分或者其它特殊要求。

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