1.端烷氧基硅烷基聚氨酯预聚体
某些纯的端NC0基聚氨酯预聚体配成的密封胶体系存在不能长时间耐水浸泡、起泡等问题。有人研究了用有机硅对聚氨酯进行改性,取得了成功。这种改性体系是将端NCO基的PU预聚体部分或全部用含活泼氢的烷氧基硅烷(一般属于偶联剂类)反应,生成有烷氧基硅烷[-Si(0R)3,]端基的预聚体。这种预聚体交联缩短快,据称还提高了对基材的粘接力,耐水浸泡,耐候性良好。
Hale.W.F.等1971年报道联碳公司实验室开发了由功能性硅烷与端NCO预聚体反应得到的不含游离NCO的端硅烷基预聚体,这种有机硅改性的PU为黄色透明粘稠液体,密度1.0lg/m3,固含量95%。一种由该预聚体配成的聚氨酯密封胶通过3.175mm(1/8in)锐孔的挤出性能为:挤压力0.21MPa时,8~10g/min;0.41MPa时,15-20g/min;0.62MPa时,25-30g/min不粘时间约1h,完全固化需48h。固化7天后,硬度(邵氏A)40-50,拉伸强度3.45-4.14MPa,伸长率150%~2m%,
—40℃仍有柔软性。固化时无发泡现象,粘接性良好,浸水7天后保持粘接力,耐候性好。
能与NCO基团起反应的硅烷化合物为含胺基、羟基及巯基的硅烷。
有人认为,预聚体的端NCO基团可部分用硅烷封端,被反应掉的NCO的量在5%-10%之间,最好在10%左右,若<5%,对性能无显著改进;100%的硅烷端基使密封胶的内聚强度有所降低。
由部分硅烷基化的PU预聚体制备单组分PU密封胶的实例如下。
例l:端NCO基聚氨酯预聚体由PPG、2,4-TDI、PPT在辛酸亚锡存在下反应制得,NCO含量为1.78%。此预聚体112.1g用0.7gN,N-双[(三甲氧基硅烷基)丙基]胺反应,将其中约5%的NCO封端。密封胶的配方为:
上述预聚体 100份 氧化锌 16. 6
滑石粉 33.4 氢化蓖麻油 3. 5
钛白粉 16.6
此密封胶干态及浸水(20℃、7天)后仍有优异的粘接力。
例2:全硅烷端基PU预聚体的制备配方为:
聚氧化丙烯二醇(NiaxPPG-2025) 2001g 氨丙基三甲氧基硅烷 68.3g
甲苯二异氰酸酯(Hylene TM) 204g
单组分密封胶配方(质量份):
炭黑(水分<0.05%) 35 3-(2-氨乙基胺) 0.5
触变剂(Thixseal 1084) 0.5 丙基三甲氧基硅烷
二月桂酸二丁基锡 0.08
上述预聚体 100 抗氧剂 0.65
此密封胶交联剂速度快,粘附性能好。
2. 丙烯酸酯预聚体
由含羟基的丙烯酸低聚物、聚醚与二异氰酸酯合成端NCO预聚体,再配制成的密封胶,由于引入了耐光氧化的丙烯酸酯,因而提高PU密封胶的耐候性。日本有产品出售,年产量数千吨。
丙烯酸酯多元醇低聚物一般由丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸羟乙酯及其他不饱和单体在引发剂、具有能与NCO反应的基团的链转移剂(如琉基乙醇)存在下制得。
一种丙烯酸酯多元醇的配方(质量份)为:
丙烯酸丁酯 100 2-巯基丙醇 2
丙烯酸羟乙酯 3 偶氮二异丁腈 0.2
上述化合物在70℃聚合得到多元醇羟基平均官能度3.01,平均分子量5000。
可以将丙烯酸酯和聚醚一起进行自由基聚合。例如先合成丙烯酸酯低聚物,并作为起始剂,再进行环氧丙烷开环聚合,可得到丙烯酸酯—聚氧化丙烯嵌段共聚物多元醇。
实例:一种丙烯酸氨酯密封胶的组成例如下。
聚丙烯酸酯多元醇制备配方(质量份)为:
(1) 丙烯酸丁酯 100
丙烯腈 10
丙烯酸-2-羟乙酯 4
2-巯基乙醇 2.6
AIBN 少量
(2) 丙烯酸丁酯 100
丙烯腈 10
丙烯酸-2-羟乙酯 2
2-巯基乙醇 1.3
AIBN 少量
双组分密封胶配方(质量份)如下:
NCO组分:
上述聚丙烯酸酯低聚物多元醇 100
2,4-TDI 11
DBDTL 0.001
在65℃反应5h制成端NCO基丙烯酸氨酯预聚体。
固化组分(OH组分):
上述聚丙烯酸酯多元醇(2) 113.3 CaCO3 130
TiO2 30 表面活性剂 2
DBDTL 0.2
由NCO组分111份加固化组分400份,混合均匀,该胶固化后50%模量78.4kPa,拉伸强度804kPa,伸长率700%。
3.其他改性聚氨酯
在聚氨酯中引入环氧基团,可改进粘接性和耐热陆。如一种密封胶的配方为:
聚氨酯密封胶-环氧树脂预聚物 100份
碳酸钙 25份
乙炔炭黑 6份
上述预聚物的制备方法为:聚氧化乙烯二醇(Mw 2000)2400分与TDI
1416份在80℃左右反应直至粘度达2.3—2.7Pa·s,冉加入聚氧化丙烯三醇(Mw
4000)782.4份及辛酸亚锡0.7份,制得游离NCO含量为2%的预聚体,53.1份该预聚体与0.817份液态双酚A环氧树脂在50℃反应15min,得到含NCO及环氧基团的PU预聚物。
由聚醚多元醇和过量二异氰酸酯合成端NCO基聚氨酯预聚体,再加入化学计量的2-巯基乙醇反应,可得到不含NCO基团、端基为一SH的PU预聚体,可以它为基础,用PbO2、ZnO作固化剂制得密封胶。由于其固化物含有双硫键(一S—S一),因而具有聚硫橡胶的某些优秀性能,如可改善耐药品性等。
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