| | 聚义厅 | 博客 | 技术服务 | 人才招聘 | 聚友会 | 培训班
大海123——大海123空间
个人主页:http://www.pujyt.com/homes/index.asp?id=12748  >>  复制推广
首 页 PU说说 PU博文 PU聚义厅 PU相册 留言板 个人资料 装扮空间 | 发表博文 | 提问/发贴 | 上传图片
个人资料 更多>>
最新博文 更多>>
最近来访
常见聚氨酯分子作用力   (2019-11-8 8:30:31)  发表博文



聚氨酯材料应用广泛形态多样,然而其也是化工合成材料,从其单体原料及合成工艺上也能找出一些共同的特点,我们试着从分子层面或者角度跟大家谈谈聚氨酯分子的相互作用力,以期抛砖引玉,让我们更深入的了解聚氨酯材料。

分子间的相互作用力基本范畴应该是在化学范围内讨论的,其本质都是物理力,静电力或者库伦力主要针对化学键来讨论,除此之外的都要次键力;另外一个角度来说也就是主键,这个主键基本都是化学键,多数是共价键的形式,而主键也就是化学键被高温或者环境所破坏不能自行修复,也就是说其相互作用是不可逆的,而相对次价键来说多数是可逆的,比如说氢键、芳香性、配位诱导等。总体来时候化学键也就是相对次价力而言的主价力,或者说共价键使得聚氨酯成为长链,也可以说是高分子或者聚合物的骨架,其主要决定的材料的本体性质。聚氨酯分子由于含有极性较大的氨基甲酸值基团及聚醚的醚键基团,使得聚氨酯力学性能优异的同时具备一定的回弹性,而作为胶水则因为前者的极性可以粘合很多表面能较低或者极性相近的环氧及金属材料,同时由于醚键也提供了优异的耐低温性能,当然耐磨橡胶的称呼也是因为这个分子结构的缘故使得其比其他材料更为耐疲劳。除了骨架或者主链外,沿着骨架还有支链或者侧基,这些基团也和骨架分子发生的相互作用力,也就是次价力或者次键了,其作用力虽然比主键小的多,可是数量众多,因此也是相当的重要,也可以决定聚氨酯材料的很多性能,比如溶解性结晶性疏水性等。

近些年来物理化学比较热门的应该是软物质的研究和应用,其侧重点更多的是这种次作用力对材料的影响及应用创新。在分子层面或者更小的量子层面来对比不同微观粒子的量子状态来发现材料的新的功能及应用,尤其在该材料的临界状态下的特殊力学光学声学等现象,想必华为的5G技术也碰到这些方面的难题或者瓶颈,而传说中的量子通信也是概莫能外的。只是人们更愿意下游的应用来赚钱,基础理论会饿死人,而在聚氨酯行业则无脑拼价格,只有更低没有最低。



聚氨酯分子间作用力无非刚刚提到的两种,一就是主价力也叫主键力或者骨架力或者共价力,体现在宏观层面也就是聚氨酯的种类不同性能也不同,参数之一就是内聚能也叫内聚力或者说溶解参数也可以;相同条件或者配方下,聚醚型的聚氨酯材料往往比聚酯型的聚氨酯材料有更好的回弹性及耐水性,就是因为醚键更容易移动而难被水攻击,而酯键则内聚力比醚更强或者更刚,由于酯键的双键或者π键而不耐水解,因此聚酯型聚氨酯一般也很少在室外环境使用;显而易见聚酯型的强度或者力学性能会优于聚醚型的,原因也是和上面一样的。另外比如PPDI的聚氨酯材料往往比常规的TDI或者MDI要耐温一些,也是因为PPDI的对称性或者规整性提高了相对应的内聚力的缘故。另外就是次键力了,人们更多的喜欢相对主价而言的叫作物理力,也就是可逆的;典型的比如氢键,聚氨酯的特征基团氨基甲酸酯会产生氢键,氨基或者羟基往往是强氢键,而碳和氢也可以产生弱氢键,往往更关注前者。这也是CASE领域为了提高力学性能采用胺类固化剂的主要原因,尤其芳胺,氨基可以带来更多的氢键使得材料性能有利于我们。在前面我们似乎介绍过MOCA和MCDEA这两个固化剂,其分子结构比较相似,后者多了四个乙基作为氨基的侧基;如果把这两个结构嵌入都聚氨酯骨架中做下对比不难发现,乙基增加了后者在材料中的溶解性而更有利于为相分离也一定程度的降低了聚合物骨架的玻璃化温度使得材料在常温常压下的力学性能更稳定,硬度降低的同时不降低回弹及耐磨疲劳性能,甚至存在提高撕裂强度的可能。这就是骨架的支链乙基给材料带来的变化,当然这些变化体现在具体产品或者宏观状态下有多少经济利益或者性价比则是另外的事情了,这里的乙基侧基更多的作用可能就是溶解性变化。而普通的PPG聚醚和四氢呋喃聚醚PTMEG来对比的话,反应活性不去讨论,也就是在骨架材料中嵌入环氧丙烷和BDO14丁二醇的区别,前者的氢键密度应该会降低,醚键都有存在,这样的话回弹性应该差别不大;从结构上看,前者有一个甲基侧基少一个碳,当然也可能有一小部分是没有侧基的,而后者基本就是四直链个碳;甲基是可以增加相容性,可后者本身的相容性也不差,估计区别不大,最主要的这两者还是一个内聚力上的差别,从次价角度不好对比,最多也就是可能前者更耐低温一些吧,具体的实验没有做过,尽扯淡不可信,诸君要有自己的判断力。分子间另外经常提到的会有疏水亲水的相互作用力,不过目前聚氨酯基本都是油性的,而皮革或者涂料方面会有水性聚氨酯产品,其路径多数是通过化学接枝把亲水基团引入聚氨酯原料中,单纯通过乳化剂的物理作用力来分散的比较少,稳定性多数不好。水性涂料所用的相溶剂或者转化及应该属于亲水疏水作用力的范畴,不同体系或者种类的聚氨酯配方选择合适的相溶剂肯定是关键,专业的表面活性剂厂家可能有这方面的数据或经验。

化学的趣味犹同聚氨酯分子之间的作用力一样,是丰富多彩的,也像个人与社会的关系一样千丝万缕,而聚氨酯产品小至避孕套大至沙发海绵也是形形色色的,啊,大海,啊,蓝天,我想说的是,我们聚氨酯行业也从不生产材料,我们也只是大自然的搬运工,这个具体的搬运工就是分子外层电子。


原创: 海草聚合物

分类:PU感悟及杂谈 评论: 浏览:
关键词:聚氨酯 分子 
相关博文 查看所有博文
博文评论
关于我们 | 联系我们 | 网站动态 | 广告合作 | 网站导航 | 帮助中心 | 聚义堂108将 | Top
客服电话:0515-85457789  手机:13921836264  客服邮件:1295106253@qq.com
在线服务 QQ:1295106253  地址:江苏省东台市三灶大街19号
Copyright@2005-2014 138pu.com All Rights Reserved     苏ICP备14051972号
  
 PU空间登录
请输入您的用户名和密码
用 户 名:
密  码:
请在输入框内,输入右边的数字
验 证 码:   验证码,看不清楚?请点击刷新验证码
   忘记密码 免费注册