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Benzoflex?988(SG)—增塑劑對澆注型聚氨酯的作用

     聚氨酯彈性體相對于其它常規彈性體具有一些更優越的物理性能。如:優秀的耐溶劑、耐磨、耐切割等性能;彈性可調節;硬度可控(從SHAORE A 10到SHORE D 80)以及優越的強度和承載力。
    這些優越的物理性能使得聚氨酯彈性體具有廣泛的應用范圍。如:溜槽襯里(chute liners)、料斗襯板(hopper liners)、氣囊(bladders)、減震器/吸震筒(shock absorbers)、軋輥(nip rolls)、印刷膠輥(printing rolls)、工業車輛輪胎(industrial truck tires)以及滑板輪(skatekboard wheels)。
    聚氨酯彈性體有三種類型:1) 混煉型聚氨酯彈性體;2)熱塑性聚氨酯彈性體;3)澆注型聚氨酯彈性體。混煉型聚氨酯彈性體通過常用的橡膠工藝加工成橡膠,熱塑性聚氨酯彈性體的加工工藝同熱塑性樹脂工藝一樣,澆注型聚氨酯彈性體加工工藝則同加工塑溶膠一樣。
    增塑劑常常使用在澆注型聚氨酯彈性體里。增塑劑的加入可以易于調節聚氨酯的物理性能和加工性能。
     Benzoflex 988是專門應用于澆注型聚氨酯的高效型增塑劑。近些年來,一種特殊規格的Benzoflex 988 SG被引進于聚氨酯工業。這篇文章是介紹Benzoflex 988及Benzoflex 988 SG在澆注型聚氨酯中的應用。

聚合物的形成

    聚氨酯聚合物是由二元或多元官能團的異氰酸酯與含二元或多元活性氫官能團的化合物反應而成。通過化學計量來控制是否合成了完整的聚氨酯鏈還是預聚體。

基本的異氰酸酯反應如表1所示

     不同的預聚體中NCO的含量也不同,可以從3%到10%。通過調節NCO的含量來滿足最終產品需求。Cyanaprene A-9的NCO的含量為4.2%,Solithane 291的則為3.3%,它們都是聚酯型的預聚體。聚酯型的預聚體通過增塑主要用于油墨印刷的膠輥中。
     預聚體通常與含二元或多元活性氫的化合物反應來合成聚氨酯彈性體。Isonol 93作為固化劑是一種三元醇,而二胺4,4’亞甲基雙(2-氯苯胺)也會常常被用到。

澆注型聚氨酯化合物的組成

    澆注型聚氨酯至少由預聚體和固化劑組成,其他的添加劑如增塑劑,是用來調節其物理性能和加工性能。
    預聚體:通常有聚酯和聚醚型兩種預聚體用于聚氨酯中。聚酯型的預聚體有極性,可給予耐溶劑、耐熱和高硬度性能;聚醚型的極性要低于聚酯型,具有耐水解性能。
    固化劑:具有活性氫的化合物。不管是二胺或者是多元醇,均能影響聚氨酯性能,同時添加的量也能調節聚氨酯的物理性能。
其他添加劑
    增塑劑:正如其名,增塑劑能夠增塑軟化聚合物。在聚氨酯中,增塑劑能夠降低其硬度并降低其抗張強度;降低模量;減小抗撕裂強度。但是,增塑劑的加入可以增加適用期;降低未固化料的粘度,從而改善其加工性能,而且還可以降低成本。
    填料,乳化劑等
填料,催化劑,顏料,乳化劑,穩定劑和其他的物質均能添加到聚氨酯中,添加這類物質能改善其最終成品的物理性能,可加工性能和成本。
    添加填料不僅能降低成本,還能改善聚氨酯的抗撕裂強度,耐磨性,耐溶劑溶脹性能。增塑劑與填料對聚氨酯終成品的性能有不同的影響,而Benzoflxe 988SG特別適合于添加填料的聚氨酯體系,它能保持其性能的平衡,從而優化成本。
關于Benzoflex 988
    商用標準規格的Benzoflex988在大多數應用中是不參與反應的,而在聚氨酯的應用的中,被認為有輕微的反應。
    圖VI所示的是增塑劑的合成反應式,Benzoflex988是由二丙二醇與苯甲酸直接酯化反應生成的,但在反應中,有微量的二丙二醇單苯甲酸酯(半酯)生成,同時,還有一些微量的未參與反應的原料也會殘留在終成品中,半酯為主要雜質。

    上面列出的所有的雜質殘留物均可與異氰酸酯反應,當Benzoflex988中的雜質含量比較低時,它們不會影響Benzoflex988在其他聚合物中的應用,但在應用在聚氨酯中,它們將會發生影響。為了滿足要求,一種高純度級別的二丙二醇二苯甲酸酯Benzoflex 9-88SG專應用于聚氨酯中。
    表2列出了Benzoflex 9-88和9-88SG的規格,可以看出在SG中羥基值和含水率被控制。最為重要的是,SG中半酯的含量被控制在某一水平上。半酯的存在增加了Benzoflex 9-88SG在聚氨酯中的應用的與眾不同。Benzoflex988羥基值含量的變化對聚氨酯物理性能的影響將在評價部分進行討論。

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