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以聚乙二醇、二苯基甲烷二异氰酸酯和1,4-丁二醇为原料分别采用一步法和两步法合成防水透气性聚氨酯对两步法合成中预聚体制备的各种影响因素,聚氨酯合成的影响因素以及薄膜的制备工艺、透湿性能等进行了研究。
首先,使用一步法合成聚氨酯,由于聚乙二醇反应活性低,不能生成大分子链,加入催化剂后,容易发生爆聚,随之转向两步法合成;试验考察了预聚体制备中的反应时间、温度以及二者与体系粘度的关系,不同异氰酸酯与聚乙二醇的反应活性,二苯基甲烷二异氰酸的自聚现象,-NCO/-OH摩尔比例对粘度的影响,水分的不利影响以及贮存期等相关因素。
然后对聚氨酯合成中的因素进行了探讨。试验结果表明:分子量1000的聚乙二醇合成的聚氨酯机械性能高于分子量2000的,伸长率则前者低于后者;R值选择在1.01~1.03来控制溶液的粘度和力学性能;使用乙二醇、一缩二乙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇四种扩链剂扩链,以1,4-丁二醇制得的综合性能最佳。聚氨酯初步成型后,在一定条件下熟化,可以使扩链反应继续进行,达到软段相和硬段相规整排列,形成结晶,具有稳定的力学性能。
采用干法涂敷制膜,得到表面及本体均为均匀致密结构的亲水性无孔膜。透湿试验显示:分子量2000的聚乙二醇合成的聚氨酯大分子中醚氧键增多;硬段紧密堆积相比例减少,软段疏松相大大增加,大分子链间的空隙增多,薄膜的透湿量增大,但溶液的粘度也增大,流动性稍差;软段含量增加,相分离程度提高,有利于提高透湿量,但拉伸性能下降;薄膜的透湿汽性能与测试温度大致呈S曲线,在30℃左右出现突跃;随着湿度的增加,水汽分子在膜中扩散、解吸过程加强,透湿汽性随之提高。通过数次中试,产品的性能基本上与小试相近,大部分性能达到了美国诺誉公司Estane58245产品的标准。