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Benzoflex™988(SG)—增塑剂对浇注型聚氨酯的作用

     聚氨酯弹性体相对于其它常规弹性体具有一些更优越的物理性能。如:优秀的耐溶剂、耐磨、耐切割等性能;弹性可调节;硬度可控(从SHAORE A 10到SHORE D 80)以及优越的强度和承载力。
    这些优越的物理性能使得聚氨酯弹性体具有广泛的应用范围。如:溜槽衬里(chute liners)、料斗衬板(hopper liners)、气囊(bladders)、减震器/吸震筒(shock absorbers)、轧辊(nip rolls)、印刷胶辊(printing rolls)、工业车辆轮胎(industrial truck tires)以及滑板轮(skatekboard wheels)。
    聚氨酯弹性体有三种类型:1) 混炼型聚氨酯弹性体;2)热塑性聚氨酯弹性体;3)浇注型聚氨酯弹性体。混炼型聚氨酯弹性体通过常用的橡胶工艺加工成橡胶,热塑性聚氨酯弹性体的加工工艺同热塑性树脂工艺一样,浇注型聚氨酯弹性体加工工艺则同加工塑溶胶一样。
    增塑剂常常使用在浇注型聚氨酯弹性体里。增塑剂的加入可以易于调节聚氨酯的物理性能和加工性能。
     Benzoflex 988是专门应用于浇注型聚氨酯的高效型增塑剂。近些年来,一种特殊规格的Benzoflex 988 SG被引进于聚氨酯工业。这篇文章是介绍Benzoflex 988及Benzoflex 988 SG在浇注型聚氨酯中的应用。

聚合物的形成

    聚氨酯聚合物是由二元或多元官能团的异氰酸酯与含二元或多元活性氢官能团的化合物反应而成。通过化学计量来控制是否合成了完整的聚氨酯链还是预聚体。

基本的异氰酸酯反应如表1所示

     不同的预聚体中NCO的含量也不同,可以从3%到10%。通过调节NCO的含量来满足最终产品需求。Cyanaprene A-9的NCO的含量为4.2%,Solithane 291的则为3.3%,它们都是聚酯型的预聚体。聚酯型的预聚体通过增塑主要用于油墨印刷的胶辊中。
     预聚体通常与含二元或多元活性氢的化合物反应来合成聚氨酯弹性体。Isonol 93作为固化剂是一种三元醇,而二胺4,4’亚甲基双(2-氯苯胺)也会常常被用到。

浇注型聚氨酯化合物的组成

    浇注型聚氨酯至少由预聚体和固化剂组成,其他的添加剂如增塑剂,是用来调节其物理性能和加工性能。
    预聚体:通常有聚酯和聚醚型两种预聚体用于聚氨酯中。聚酯型的预聚体有极性,可给予耐溶剂、耐热和高硬度性能;聚醚型的极性要低于聚酯型,具有耐水解性能。
    固化剂:具有活性氢的化合物。不管是二胺或者是多元醇,均能影响聚氨酯性能,同时添加的量也能调节聚氨酯的物理性能。
其他添加剂
    增塑剂:正如其名,增塑剂能够增塑软化聚合物。在聚氨酯中,增塑剂能够降低其硬度并降低其抗张强度;降低模量;减小抗撕裂强度。但是,增塑剂的加入可以增加适用期;降低未固化料的粘度,从而改善其加工性能,而且还可以降低成本。
    填料,乳化剂等
填料,催化剂,颜料,乳化剂,稳定剂和其他的物质均能添加到聚氨酯中,添加这类物质能改善其最终成品的物理性能,可加工性能和成本。
    添加填料不仅能降低成本,还能改善聚氨酯的抗撕裂强度,耐磨性,耐溶剂溶胀性能。增塑剂与填料对聚氨酯终成品的性能有不同的影响,而Benzoflxe 988SG特别适合于添加填料的聚氨酯体系,它能保持其性能的平衡,从而优化成本。
关于Benzoflex 988
    商用标准规格的Benzoflex988在大多数应用中是不参与反应的,而在聚氨酯的应用的中,被认为有轻微的反应。
    图VI所示的是增塑剂的合成反应式,Benzoflex988是由二丙二醇与苯甲酸直接酯化反应生成的,但在反应中,有微量的二丙二醇单苯甲酸酯(半酯)生成,同时,还有一些微量的未参与反应的原料也会残留在终成品中,半酯为主要杂质。

    上面列出的所有的杂质残留物均可与异氰酸酯反应,当Benzoflex988中的杂质含量比较低时,它们不会影响Benzoflex988在其他聚合物中的应用,但在应用在聚氨酯中,它们将会发生影响。为了满足要求,一种高纯度级别的二丙二醇二苯甲酸酯Benzoflex 9-88SG专应用于聚氨酯中。
    表2列出了Benzoflex 9-88和9-88SG的规格,可以看出在SG中羟基值和含水率被控制。最为重要的是,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在聚氨酯中的应用的与众不同。Benzoflex988羟基值含量的变化对聚氨酯物理性能的影响将在评价部分进行讨论。

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