下面將對(duì)這兩種新開發(fā)的聚氨酯橡膠及其混煉膠的特性分別進(jìn)行研究。
試驗(yàn)
將選好的3千克多烴基聚合物放入一個(gè)11升（3加侖）的罐子中，然后充滿氮?dú)饣驓鍤獾墓拮佑锰鹤痈采w。被事先稱好的鏈填充劑加入罐子中。在最終的純膠中加入占百萬分之十的錫催化劑，罐子中的物質(zhì)在高速度下攪拌30分鐘，確?；旌暇鶆颉Ｈ绻埘ケ皇褂?，加入45克防老劑碳化二亞胺（Stabaxol 200）與聚酯中剩余的酸反應(yīng)。對(duì)于聚酯基的純膠來說，密封后的罐子在77℃的電爐上加熱一整夜，確保反應(yīng)充分。加工好的聚酯純膠可以立即使用。異氰酸酯要求計(jì)算出幾個(gè)重要的參數(shù)點(diǎn)，使NCO/OH的比例在1:1上下，這樣能生產(chǎn)傳統(tǒng)方法不能得到的門尼粘度材料（用化學(xué)計(jì)算方法計(jì)算的NCO/OH比例范圍在0.96:1.0～1.03:1.0）。270克預(yù)先制好的混合物（包括多元醇，擴(kuò)鏈狀劑和催化劑）稱重后，放入一品托的罐子中，罐子事先已經(jīng)被脫模劑覆蓋。適量的二異氰酸酯加入罐子中，然后罐子中的物質(zhì)以1000轉(zhuǎn)/分的速度混合60秒鐘，隨即罐子經(jīng)過短時(shí)間的脫脂，去除已經(jīng)混進(jìn)液體的空氣，然后封口。待所有的罐子完成上述過程，它們被放入104℃的電爐加熱72小時(shí)，形成混合物。經(jīng)過加熱的罐子被冷卻。冷卻完成后，混煉膠從罐子中取出，得到所需要的門尼粘度的樣品。一旦確定這種純膠原來不可能得到的門尼粘度，剩下的步驟就是取適量的二異氰酸酯進(jìn)行反應(yīng)，得到大量的材料，用于測(cè)試分析。門尼粘度通過MV2000門尼粘度儀進(jìn)行測(cè)定。
混煉膠在兩輥的開煉機(jī)上經(jīng)過簡(jiǎn)單的翻煉制成，利用硫變儀，按照ASTM D6204測(cè)試方法檢驗(yàn)混煉膠的硫化性能，樣本通過電動(dòng)平板硫化機(jī)進(jìn)行硫化。ASTM試驗(yàn)方法適用于所有的試驗(yàn)，按照ASTM D5963測(cè)試方法測(cè)試耐磨性能，通常情況下是DIN耐磨試驗(yàn)。
應(yīng)用于汽車工業(yè)
聚氨酯與丁基橡膠一樣，對(duì)汽油有很好的抗?jié)B透性。通過幾種商業(yè)等級(jí)的混煉型聚氨酯與CR、NBR和IIR在氮?dú)猸h(huán)境中的滲透性能比較，發(fā)現(xiàn)混煉型聚氨酯滲透性較小，比NBR性能好，但略遜于IIR（圖1）。
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| 圖1、混煉型聚氨酯與CR、NBR等在氮?dú)?BR>環(huán)境中的滲透性能比較（80℃，345kPa） |
混煉型聚氨酯中，EU-34的滲透性較大，接近CR。由于幾種汽車的使用中對(duì)氮?dú)猸h(huán)境的滲透性能要求較高，因此正在開發(fā)改進(jìn)型的聚氨酯橡膠。
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| 表1、不同分子結(jié)構(gòu)（乙二醇/亞丙基二醇） 聚氨酯的性能比較 |
◆ AU-28混煉型聚氨酯的開發(fā)
在汽車應(yīng)用中要求符合使用條件，例如液壓氣動(dòng)懸浮液中要求曲撓性低和氮?dú)猸h(huán)境滲透性小。為保證低滲透性，聚氨酯橡膠中的柔性部分盡可能制成不定性的。這意味著選擇乙二醇含量高的聚氨酯，但乙二醇含量過高會(huì)使低溫性能變差，因?yàn)楦叩慕Y(jié)晶度的存在。我們選擇了聚氨酯分子結(jié)構(gòu)不同中的乙二醇/亞丙基二醇進(jìn)行了一系列試驗(yàn)，分子量的變化在2000~3000的范圍內(nèi)，試驗(yàn)結(jié)果見表1。通過這些試樣性能的比較，我們能夠選擇正確的聚氨酯結(jié)構(gòu)，滿足低溫性能和低氣體滲透性的使用要求。從中，我們選擇了分子結(jié)構(gòu)乙二醇/亞丙基二醇為80/20的聚氨酯，分子量為2000。這一結(jié)構(gòu)的聚氨酯滿足所要求的低溫性能，并且其他性能良好，包括曲撓性等等。
新開發(fā)的混煉型聚氨酯AU-28滲透性能超過以前性能最好的混煉型聚氨酯，并且滲透性能更接近丁基橡膠（圖2）。
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| 圖2、AU28等混煉型聚氨酯的氮?dú)鉂B透性對(duì)照（80℃，345kPa） |
◆ AU-28混煉型聚氨酯的應(yīng)用
被開發(fā)的AU-28混煉型聚氨酯，由于滲透性小、低溫性能好，并且具有優(yōu)異的耐油性，這些優(yōu)點(diǎn)都可以被應(yīng)用。一個(gè)是應(yīng)用在充滿氮?dú)獾钠囈簤簜鲃?dòng)液系統(tǒng)，與液壓機(jī)液體共同作用，為汽車提供減震作用。表2顯示的是AU-28混煉膠性能與這項(xiàng)應(yīng)用要求的目標(biāo)值的比較。對(duì)于某些動(dòng)態(tài)性能來說，低分子量的混煉膠性能更好。表3顯示的是加入低補(bǔ)強(qiáng)炭黑N990獲得的低分子量混煉膠的物理性能，包括滲透性能、壓縮永久變形、耐磨性能都非常優(yōu)異。
由于AU-28低滲透性、耐油性和其他性能優(yōu)異，除應(yīng)用在汽車上外，也在探索其他應(yīng)用，例如球體相接部位和隔膜等。
應(yīng)用于食品加工業(yè)
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| 表2、AU-28混煉膠與目 標(biāo)值硫化膠性能比較 |
滿足食品接觸的要求制備的橡膠，在21CRF177描述是很嚴(yán)格的。對(duì)于21CRF177.1680來說，原材料是從美國(guó)聯(lián)邦政府發(fā)布的清單中選出來的。鏈的柔軟部分、擴(kuò)鏈劑和異氰酸酯部分都是從列出的清單中選擇的，因此最終生產(chǎn)的產(chǎn)品滿足要求也是有保證的。例如，聚氨酯制備的AU-66、擴(kuò)鏈劑和異氰酸酯部分都是從21CRF177.1680中選擇的原材料。假如生產(chǎn)商利用AU-66和清單中列出的添加成分生產(chǎn)的產(chǎn)品，就能夠得到保證滿足要求的產(chǎn)品。盡管這類聚氨酯能夠滿足21CRF177.1680的要求，但他們只能與干燥的食品接觸。
21CRF177.2600的要求就更加嚴(yán)格，對(duì)聚氨酯材料而言，要求必須是以下兩種材料的結(jié)合才是被允許的。一是通過PTMEG、BDO和MDI制備的聚氨酯，另一種是通過丁烯己二酸、BDO和MDI制備的。
由于濕的食物處理的要求，要求耐水性好，最常選擇的聚合物就是聚氨酯，因此確定了聚合的材料。另一方面，由于聚氨酯高度的結(jié)晶性，用己二酸是不可能制備混煉型橡膠的，這種結(jié)晶體很硬，幾乎不能得到混煉型材料。
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| 表4、不同分子量結(jié)構(gòu)PTMEG和其鏈添加劑結(jié)合的性能比較 |
表4所列出的是不同分子量結(jié)構(gòu)PTMEG和其擴(kuò)鏈劑結(jié)合的結(jié)果的物理性能。而從表5中看出，低分子量的PTMEG添加到分子量2000的材料中，不僅使聚合物加工更容易，而且提高了其性能。性能最好的聚合物是與Y級(jí)的BDO多烴基鏈的結(jié)合，這種聚合物被稱為EU-26。
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| 表5、兩種輸送帶用混煉 型聚氨酯的配方和 |
◆ 輸送帶的應(yīng)用
可以接受的聚合物要求能夠與濕的食物接觸，例如谷物、肉類和其他產(chǎn)品等。在這些應(yīng)用中，很重要的性能就是抗撕裂性、耐曲撓性、耐那些與輸送帶接觸的液體物質(zhì)、脂肪和油。EU-26聚氨酯，在保持固有的好的耐水性的同時(shí)，對(duì)食物中的脂肪和油都有很好的抗耐性。表5列出的是一種輸送帶用的基本的混煉膠和添加了更多硅烷及甲基丙烯酸酯，使分子量和硬度稍大的混煉膠的比較。在硬度稍大的混煉膠中，抗撕裂性能略有改善，同時(shí)耐磨性、拉伸強(qiáng)度以及壓縮永久變形都變差。
為提高抗撕裂性能，選用過氧化物作硫化劑，并對(duì)硫化膠的性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。表6列出的是加入少量過氧化物后，對(duì)膠料撕裂性能和耐磨性能的改進(jìn)，硫化溫度選擇了略低的145℃，并和151℃進(jìn)行比較，除撕裂性能外，其他性能無明顯變化。
在其他應(yīng)用中使用了不同份數(shù)的白炭黑，從25～45份分別進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，表7列出的是試驗(yàn)結(jié)果，隨著白炭黑份數(shù)的增加，硫化膠除撕裂性能提高外，拉伸強(qiáng)度、壓縮永久變形和耐磨性能都相應(yīng)降低。
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| 表8、應(yīng)用在橡膠擠奶器的 聚氨酯混煉膠配方和性能 |
橡膠擠奶器
橡膠擠奶器和奶牛及其他哺乳動(dòng)物用的擠奶墊子是用丁睛膠或硅橡膠做的，也有一些是用天然橡膠或天然橡膠與丁睛、丁苯橡膠共混制作的。在這項(xiàng)應(yīng)用中，要求的重要性能是好的曲撓性、耐老化性、耐牛奶腐蝕性和耐磨性，由于硅橡膠耐牛奶脂肪腐蝕，老化性能好，因此使用壽命長(zhǎng)于丁腈橡膠及天然橡膠與丁腈橡膠的共混物。由于聚氨酯橡膠具有優(yōu)異的耐磨性能，用作橡膠擠奶器，使用壽命更長(zhǎng)。
表8顯示的是一種新開發(fā)的聚氨酯混煉膠，應(yīng)用在橡膠擠奶器中，使用的所有成份都是21CRF177.2600指定的材料。
總結(jié)
混煉型聚氨酯是一種特種橡膠，它的具體應(yīng)用是聚氨酯各種獨(dú)特性能的結(jié)合，包括優(yōu)異的耐磨性、拉伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度、耐油性和耐臭氧性。
聚氨酯本身具有很好的耐氣體滲透性能，這種性能在新開發(fā)的混煉型聚氨酯中得到提高，由于新產(chǎn)品結(jié)合了優(yōu)異的耐氮?dú)鉂B透性能和低溫曲撓性能，從而在汽車工業(yè)中得到應(yīng)用。
另一種新開發(fā)的混煉型聚氨酯填補(bǔ)了它在商業(yè)應(yīng)用中的空白，能夠滿足濕的食品工業(yè)處理的要求。這兩種新產(chǎn)品擴(kuò)大了混煉型聚氨酯的應(yīng)用范圍。
Millable urethanes are specialty polymers that have found use in applications that need the unique combination of properties that urethanes offer including excellent abrasion resistance,tensile and tear trength,oil resistance and ozone resistance.
（轉(zhuǎn)載）
