小议聚氨酯硬段对弹性体的影响

    我经常遇到一些朋友在设计对耐水解要求的聚氨酯弹性体时，尽管使用了对耐水解稳定性非常好的聚四氢呋喃多元醇，但合成后的聚氨酯弹性体在测试耐水解的结果却往往不尽人意。我很清楚地留意到，他们都忽视对聚氨酯硬段设计与考虑，认为选择好大分子量的多元醇就可以了。
      其实不然，由于聚氨酯是一种嵌段聚合物，由大分子量多元醇与多异氰酸酯通过聚合反应生成并构成分子结构中的软段，而分子结构中的硬段则由小分子二元醇（扩链剂）与多异氰酸酯同样是通过聚合反应来生成。所以聚氨酯软硬段的构成，影响着聚氨酯材料在软硬程度、物理强度等性能上的差异。尤其对聚氨酯弹性体来讲，由不同材料构成软硬段的聚氨酯弹性体，不但分子结构不同，而且在性能上的差异也非常大。
      尽管聚氨酯弹性体的某些性能主要是受软段影响的更多，但是根据我多年的经验，当软硬段质量比达到一定的时候，造成硬段在某些性能上有不可轻视的影响，如耐水解稳定性。为什么会这样呢？简单举例说明一下。

聚氨酯弹性体软硬段设计的不同比例区别

	a	b	c
软硬段摩尔数之比	1：1：2	1：6.62：7.62	1：8：9
100%膜量（kg/cm²）	～15	～90	～110
软缎质量设计比（%）	86.87	49.99	45.27
硬段质量设计比（%）	13.13	50.01	54.73

软硬段之比

6.6:1

1:1

1:1.2

注：1．软缎多元醇为聚四氢呋喃，分子量2000；扩链剂1,4-丁二醇；异氰酸酯MDI。

2．100%膜量为经验值。

由上表可知，随着聚氨酯硬段所占比例的增加，硬段对聚氨酯弹性体的影响必然随着增加。
1）a硬段含量最少，该聚氨酯的弹性体的主要性能，受软段构成影响最大。由于b软硬段达到1：1，在设计配方时，就要考虑到聚氨酯弹性体的性能，必须要平衡考虑软硬段材料的使用，如耐水解稳定性。因为毕竟分子结构中硬段链节如果耐水解稳定性不好的话，必然造成聚氨酯弹性体整体对耐水解稳定性的下降。C自然不用多解释。
2）不同扩链剂对耐水解稳定性差异很大。就常用的低分子二元醇而言，长链二元醇比短链二元醇的耐水解稳定性更好。耐水解稳定性依次为1,6-己二醇＞1,4-丁二醇＞乙二醇＞二乙二醇。
3）含侧甲基的二醇耐水解稳定性比直链二醇要好。如1,3-丁二醇＞1,4-丁二醇。
因此只有兼顾平衡地考虑设计聚氨酯弹性体的软硬段，才能尽量减少设计配方时可能存在的不足，研发时少走一些弯路。

比较详细 学习了