杨静
东莞优邦材料科技股份有限公司 523000
摘要：聚氨酯在日常生活中应用广泛，由于其原料组成的多样性与配比组合的复杂性，使得做出的成品具有各种不同的性能。因此能适应各种不同的环境。但聚氨酯本身的韧性差，抗拉强度低，耐老化、耐化学性差，在实际应用中受到一些限制。因此需要对聚氨酯进行改性，其中有机硅改性聚氨酯弹性体具有较高的强度，弹性以及耐高温耐老化性，硬度范围容易调节，可从邵o硬度到邵D硬度跨度，也因此具有优异的耐磨性能。本文主要对有机硅改性聚氨酯弹性体进行制备，并对其力学性及耐热性进行分析，希望对相关从业人员的工作有一定的参考作用。
关键词：有机硅改性聚氨酯弹性体；制备；力学性能 耐热性
引言：有机硅高分子在当前的聚氨酯弹性体的制备中较为常见，其主要的特点就是在使用的过程中，分子间的作用力比较小，原因是因为其自身的Si-O-Si重复单元结构，这种结构本身具备较为稳定的性能，因此使用这种原料合成的聚合物材料本身的耐热性和稳定性都比较好，但是有机硅高分子本身的力学性能比较低，因此在使用的时候，需要采用填料以及硫化等方式，对其进行一定的强化，虽然其强度在这样的制造过程中有了一定的提升，但是在实际的使用中，其拉伸的强度依旧比较低，所以针对这个部分，必须使用一定的改善方法，才可以让其能够达到使用的需求，完成当前的使用标准。
一、有机硅改性聚氨酯合成方法
（一）NCO封闭的预聚体合成
在本次的合成中，主要使用的方式就是在装有氨气导管，恒压滴液漏斗，回流的冷凝装置等等，在机械搅拌的烧瓶中，按照比例加入相关的MDI，羟丙基PDMS，在氨气的保护下，主要在温度范围70-90℃之间进行反应操作，并且每隔一个小时，就需要对体系中的NCO含量进行监测，让其能够保持稳定后，停止改工作，最终得到NCO分段预聚体。
（二）预聚体扩链
在实施的过程中，首先应该将温度设置在70℃，按照上述（一）步骤中的产物，加入一定的溶剂进行稀释，一般采用的漏斗主要是预聚体溶液中用两到三秒的时间，进行滴加试剂，最终将实际的扩链剂（BDO）、一段酸亚西缓和溶液进行一到五个小时的反应之后，用红外线对产物进行检测，直到其中的NCO峰小时候，停止进行反应，需要进行一定黏度的产物，并且将长夜溶剂导入四氟模具致中和，在室温下进行固化，一般情况下需要进行12个小时左右的时间，才可以完成固化的过程，完成固化之后，放入一定温度的真空干燥箱中进行干燥，到达恒重的条件，完成本次的制作，在室温下放置一周以后，对其力学的性能进行测试，完成本次的制作过程。
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力学情况表现
在本次的制作过程中，为了满足反应温度以及反应时长的控制，在不同的温度下，对MDI以及PDMS的性质进行测试，其中可以观测到，在70℃进行反应的时候，其本身的NCO稳定性最高，不会根据时间延长而导致含量发生变化，对比NCO含量的反应时，主要是性质不够稳定，因此在加热的时候，容易产生副反应的情况，不利于当前的生成工作发展，进而导致了当前的延时反应需要进行调整，最终的调整结果为在80℃的条件下反应三个小时，从而达到使用的标准。
二、有机硅改性聚氨酯的性质
（一）对力学性能方面的影响
对上述的制备方法最终的结果进行分析，在当前的制备过程中，使用分子量为2000的羟丙基PDMS为软段，比较了相同的含量下，不同合成工艺制备的弹性体的性能也不同，在对其力学性质方面的检查中，发现反应的过程中，体系没有得到变化，加入催化剂进行反应，最终的成品本身的拉伸强度以及伸长率都下降的比较多，因此在这样的情况下，需要使用本体法加溶剂法制备的方式，最终的结果本身有着较为繁琐的内容，余量也比较多，因此在加入了扩链反应之后，MDI优先和小分子扩链剂BDO进行反应，形成了大量的硬段，这样形成的聚合物硬段较为集中，因此形成的物理交点密度大小不一，所以让制备的聚合物性能本身极不稳定，力学性质也不够突出。
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（二）MDI加料的方式对产品的性能影响
在其他合成工艺和原料配比相同的条件下，比较了MDI加料方式对有机硅TPU力学性能的影响。MDI分两批加入，即在预聚体合成过程中，加入部分MDI制备端羟基预聚体，然后在扩链阶段加入剩余的MDI、BDO和cat进行反应。在扩链阶段，随着反应的进行，体系逐渐变白，固化后强度很小。在扩链阶段添加的MDI可能优先与扩链剂反应以形成硬段。硬段过浓，大大增强了体系的极性，而预聚物的极性很小。因此，MDI可能是由系统的不相容性引起的。因此，MDI进料宜采用一次性进料方式。
（三）最终的样品分析
通过对TGA测试中，主要是对样品进行分析，不同分子量的PDMS为软段制备的弹性体，和TGA曲线本身有一定的变动，因此在每组曲线上需要有不同阶段的降解，这样是为了能够在后期的使用过程中，对使用的阶段进行分析，从而对本身的性能有一个更加深入的认识。
TGA曲线示意图
在相同的分子量软段，不同英短行亮的弹性体方面，由于阶段的不同的，产生结果也是不同的，因此在当前的分析中，第一阶段的人分解速率需要和5%始终温度的比例相同，一般情况下保持在250℃到300℃之间，在对比的过程中，不同的分子量产生的结果也是不同的，在实际的测试中，由于软连段较短吗，因此硬连段的距离变短，这几导致了当前的耐温性能比较强，因此在结果中，硬连段的距离变短的时候，软段的长度对热分解的温度和速度起到了决定性的作用。
在第二阶段的检测过程中，当PDMS含量较高时,样品的耐高温性增强,表现为相对缓慢的热分解速率和较高的分解温度。对于PDMS-2.k系列的弹性体硬段含量高时,质量残留率稍高。对于PDMS4.0k系列的弹性体,适中硬段含量的弹性体整体具有相对缓慢的热分解速率和较高的质量戏留率,PDMS含量最高的弹性体热损残留率次之,这可能软段和硬段共同作用的结果,硬段比例较小时,PDMS含量相应增多,但此时形成的TPU缺乏物理交联点,内聚力和氢键密度低,因此热稳定性不足。其它硬段含量的有机硅聚氨酯,软段PDMS含量较高时，质量效果有了明显的提升，主要的原因就是PDMS本身的耐高温性能较为优越。
此外，不同硬段比的样品的储能模量强度也不同。硬链段含量越高，储能模量越高。橡胶平台面积的模量越高反映了物理交联越强。这是因为硬链段的密度越高，材料中物理交联点的数量就越多，表现出储能模量的增强。对于pdms-20k弹性体，中等硬链段质量分数为330%的聚氨酯样品表现出相对稳定的模量平台区，使用温度范围约为250℃（-100℃至150℃）。此外，橡胶平台区的宽度受硬链段含量、软链段及其分子量的影响，橡胶平台区的宽度由硬链段在高温下的软化点决定。高原区末端软化点越高，表明硬段的内聚力越大。增加硬链段的含量使硬链段的玻璃化转变温度向高温移动并加宽转变区
因此通过对羟丙基的制备，在一定的硬段含量范围内，音段的数量增多已，拉伸的强度也随之增强，加上当前的硬段逐渐降低，从而导致了当亲的硬段韩红亮以及力学性能等都能够得到较大的改善，在这样的情况下，本身的强度有了一定的提升，主要的表现就是拉升强度以及生长率都比较低，出现这样的现象，主要的原因是硬段过于少，因此充当硬相的交互联点也会随之减少，密度出现降低的现象，因此在对这部分的内容进行研究的时候，可以发现，软硬两种链段之间存在一定的混合，整体的表现就是软段相的性质，对于最终的结果也存在一定的影响。
三、结束语
综上所述，在本文中主要探究了有机硅改性聚氨酯弹性体的制备及性能，找出了较为优秀的制备方法，并且对这种制备工作产生的结果进行了分析，进而总结了当前在制备的过程中，产物的各种性质，对性质做出了较为精确的判断，从而保证了当前的力学性能以及耐温性能得到提升，让有机硅改性聚氨酯弹性体能够使用在更大的范围中。
参考文献：
[1]杨真. 有机硅改性聚氨酯弹性体的制备和性能研究[D].山东大学,2018.
[2]罗宏,曾宪光,李明田,刘兴唐,白智鸿,杨蓉.聚氨酯有机硅弹性体胶粘剂的制备与性能[J].山东化工,2018,47(01):3-5.