PU 안료 제조업체는 PU 엘라스토머의 구조와 특성을 소개합니다.

폴리우레탄 엘라스토머라고도 알려진 PU 엘라스토머는 주쇄에 더 많은 우레탄 그룹을 포함하는 고분자 합성 소재입니다. PU 엘라스토머는 구조와 밀접한 관련이 있는 광범위한 특성을 가지며 그 구조는 반응물, 반응 시간, 반응 온도 등 많은 요인에 따라 달라지며 수분 함량의 작은 변화라도 PU 엘라스토머의 기계적 특성에 큰 차이가 발생할 수 있습니다. . 다음으로,PU 안료 제조업체PU 엘라스토머의 구조와 성능을 소개하겠습니다.

PU 엘라스토머의 기계적 특성은 PU 엘라스토머의 내부 구조와 직접적인 관련이 있으며, 미세 구조와 형태는 연질 세그먼트와 경질 세그먼트의 유형, 구조 및 형태와 같은 극성 그룹 간의 상호 작용에 의해 크게 영향을 받습니다. PU 엘라스토머의 기계적 성질과 내열성. 최근 몇 년 동안 사람들은 PU 엘라스토머의 기계적 특성과 그 집합 구조 및 미세 구조 사이의 관계를 연구하기 시작했습니다.
(1) PU 엘라스토머의 미세상 분리 구조
PU의 성능은 주로 고분자 사슬의 형태학적 구조에 의해 영향을 받습니다. PU의 고유한 유연성과 우수한 물리적 특성은 2상 형태로 설명할 수 있습니다. PU 엘라스토머의 미세상 분리 정도와 연질 및 경질 세그먼트의 2상 구조는 성능에 매우 중요합니다. 적당한 상 분리는 중합체의 특성을 향상시키는 데 유익합니다. 마이크로 상분리의 분리 과정은 하드 세그먼트와 소프트 세그먼트 사이의 극성 차이와 하드 세그먼트 자체의 결정화도로 인해 열역학적 비혼화성(비혼화성)과 자발적인 상 분리 경향이 나타나므로 하드 세그먼트가 쉽게 분리된다는 것입니다. 소프트 세그먼트에 의해 형성된 연속 단계에 분산된 도메인을 형성하기 위해 함께 집합합니다. 미세상 분리 과정은 실제로 공중합 시스템에서 엘라스토머의 단단한 부분을 분리하고 응집하거나 결정화하는 과정입니다.
PU 마이크로 상분리 현상은 미국 학자 Cooper에 의해 처음 제안되었습니다. 이후 폴리우레탄의 구조에 관한 많은 연구가 이루어졌다. PU 골재 구조에 대한 연구도 진전을 이루었고 비교적 완전한 미세상을 형성했습니다. 구조 이론 시스템: 블록 PU 시스템에서 하드 세그먼트와 소프트 세그먼트의 미세 상 분리는 세그먼트와 소프트 세그먼트 간의 열역학적 비호환성에 의해 유도됩니다. 단단한 부분 사이에 있는 부분의 인력은 부드러운 부분 사이에 있는 부분의 인력보다 훨씬 큽니다. 경질 세그먼트는 연질 세그먼트 상에 불용성이지만 그 안에 분포하여 불연속적인 미세상 구조(바다섬 구조)를 형성합니다. 소프트 세그먼트에서 물리적 연결 및 강화 역할을 합니다. 미세상 분리 과정에서 경질 세그먼트 사이의 증가된 상호작용은 시스템에서 경질 세그먼트의 분리를 촉진하고 응집 또는 결정화되어 미세상 분리를 촉진합니다. 물론, 플라스틱 상과 고무 상 사이에는 일정한 상용성이 있으며, 플라스틱 마이크로 도메인과 고무 마이크로 도메인 사이의 상이 혼합되어 통과 상을 형성합니다. 동시에 Seymour 등이 제안한 하드 세그먼트 및 소프트 세그먼트 농축 영역과 같은 미세상 분리와 관련된 다른 모델도 제안되었습니다. 백성과 슈나이드는 미세상 분리에 대한 보다 현실적인 구조 모델을 제안했습니다. 우레탄의 미세상 분리 정도는 불완전하며 완전히 미세상 공존은 아니지만 혼합된 소프트 세그먼트 단위를 포함합니다. 마이크로 영역의 세그먼트 사이에는 재료의 형태와 기계적 특성에 어느 정도 영향을 미치는 혼합이 있습니다. 소프트 세그먼트에는 하드 세그먼트가 포함되어 있어 소프트 세그먼트의 유리 전이 온도가 변경될 수 있습니다. 밝게 개선되어 저온 환경에서 사용되는 재료의 범위가 좁아졌습니다. 하드 세그먼트 도메인에 소프트 세그먼트를 포함하면 하드 세그먼트 도메인의 유리 전이 온도가 낮아져 재료의 내열성이 감소할 수 있습니다.
(2) PU 엘라스토머의 수소결합 거동
전기음성도가 강한 질소 원자와 산소 원자를 포함하는 그룹과 수소 원자를 포함하는 그룹 사이에는 수소 결합이 존재합니다. 그룹의 응집 에너지는 그룹의 응집 에너지의 크기와 관련이 있습니다. 강한 수소 결합은 대부분 세그먼트 사이에 존재합니다. 보고에 따르면, PU 고분자의 다양한 그룹에 있는 대부분의 이민 그룹은 수소 결합을 형성할 수 있으며, 대부분은 하드 세그먼트의 이민 그룹과 카르보닐 그룹에 의해 형성되고, 작은 부분은 에테르 산소로 형성됩니다. 소프트 세그먼트에서. 그룹 또는 에스테르 카르보닐이 형성되었습니다. 분자 내 화학 결합의 결합력과 비교할 때 수소 결합력은 훨씬 작습니다. 그러나 극성 고분자에 수소결합이 많이 존재하는 것도 성능에 영향을 미치는 중요한 요소 중 하나이다. 수소결합은 가역적이다. 낮은 온도에서는 성 부분의 긴밀한 배열이 수소 결합의 형성을 촉진합니다. 온도가 높을수록 부분은 에너지를 받고 열 운동을 하며 부분과 분자 사이의 거리가 늘어나고 수소 결합은 약화되거나 심지어 사라집니다. 수소 결합은 PU 본체의 강도, 내마모성, 내용제성을 높이고 인장 영구 변형을 작게 만드는 물리적 가교 역할을 합니다. 수소 결합이 많을수록 분자간 힘이 강해지고 재료의 강도가 높아집니다. 수소 결합의 양은 시스템의 미세상 분화 정도에 직접적인 영향을 미칩니다.
(3) 결정성
규칙적인 구조, 더 많은 극성 및 견고한 그룹, 더 많은 분자간 수소 결합 및 우수한 결정 특성을 갖춘 선형 PU는 강도, 내용제성 등과 같은 PU 재료의 일부 특성이 개선되었습니다. PU 재료의 경도, 강도 및 연화점 결정성이 증가하면 증가하고 신장률과 용해도는 그에 따라 감소합니다. 일액형 열가소성 PU 접착제와 같은 일부 응용 분야의 경우 초기 점착력을 얻으려면 빠른 결정화가 필요합니다. 일부 열가소성 PU 엘라스토머는 높은 결정성으로 인해 더 빨리 방출됩니다. 결정질 중합체는 굴절된 빛의 이방성으로 인해 불투명해지는 경우가 많습니다. 소량의 분지형 또는 펜던트 그룹이 결정성 선형 PU 거대분자에 도입되면 재료의 결정성이 감소합니다. 가교 밀도가 어느 정도 증가하면 소프트 세그먼트는 결정성을 잃습니다. 재료가 늘어나면 인장 응력으로 인해 소프트 세그먼트의 분자 사슬이 배향되고 규칙성이 향상되며 PU 엘라스토머의 결정성이 향상되고 그에 따라 재료의 강도가 향상됩니다. 하드 세그먼트의 극성이 강할수록 결정화 후 PU 소재의 격자 에너지 개선에 더 도움이 됩니다. 폴리에테르 PU의 경우, 하드 세그먼트 함량이 증가함에 따라 극성 그룹이 증가하고, 하드 세그먼트의 분자간 힘이 증가하고, 마이크로상 분리 정도가 증가하고, 하드 세그먼트 마이크로도메인이 점진적으로 결정을 형성하며, 결정성이 하드 세그먼트와 함께 증가합니다. 콘텐츠. 점차적으로 재료의 강도를 높이십시오.
(4) PU 엘라스토머의 성능에 대한 소프트 세그먼트 구조의 영향
폴리에테르 및 폴리에스테르와 같은 올리고머 폴리올은 연질 세그먼트를 구성합니다. 소프트 세그먼트는 PU의 대부분을 차지하며 다양한 올리고머 폴리올과 디이소시아네이트로 제조된 PU의 특성이 다릅니다. PU 엘라스토머의 유연한(부드러운) 부분은 주로 재료의 탄성 특성에 영향을 미치며 저온 및 인장 특성에 크게 기여합니다. 따라서 소프트 세그먼트의 Tg 매개변수는 매우 중요하며, 두 번째로 결정화도, 융점 및 변형 유발 결정화도 궁극적인 기계적 특성에 영향을 미치는 요소입니다. 소프트 세그먼트로서 극성이 강한 폴리에스테르로 만들어진 PU 엘라스토머와 폼은 더 나은 기계적 특성을 갖습니다. 폴리에스터 폴리올로 만든 PU에는 큰 극성 에스테르 그룹이 포함되어 있기 때문에 이 PU 소재는 하드 세그먼트 사이에 수소 결합을 형성할 수 있을 뿐만 아니라 소프트 세그먼트의 극성 그룹이 하드 세그먼트와 부분적으로 상호 작용할 수 있습니다. 극성기가 수소결합을 형성함으로써 하드세그먼트 상이 소프트세그먼트 상에 보다 균일하게 분포될 수 있으며, 이는 탄성 가교점 역할을 한다. 일부 폴리에스테르 폴리올은 실온에서 연질 세그먼트 결정을 형성할 수 있으며 이는 PU의 성능에 영향을 미칩니다. 폴리에스터 PU 소재의 강도, 내유성 및 열 산화 노화는 PPG 폴리에테르 PU 소재보다 높지만 내가수분해성은 폴리에테르 유형보다 나쁩니다. 폴리테트라히드로푸란(PTMG) PU는 규칙적인 분자 사슬 구조로 인해 결정 형성이 쉽고, 강도는 폴리에스테르 PU와 비슷합니다. 일반적으로 폴리에테르PU의 소프트세그먼트의 에테르기는 내부회전이 용이하고 유연성이 좋으며 저온성능이 뛰어나며 폴리에테르폴리올사슬에는 상대적으로 가수분해가 쉬운 에스테르기가 없어 가수 분해에 강합니다. 폴리에스터 PU보다 우수합니다. 폴리에테르 소프트 세그먼트의 에테르 결합의 α 탄소는 쉽게 산화되어 과산화물 라디칼을 형성하여 일련의 산화 분해 반응을 일으킵니다. 폴리부타디엔 분자 사슬을 소프트 세그먼트로 포함하는 PU는 극성이 약하고 소프트 세그먼트와 하드 세그먼트 간의 상용성이 좋지 않으며 엘라스토머 강도가 낮습니다. 측쇄를 포함하는 소프트 세그먼트는 입체 장애로 인해 수소 결합이 약하고 결정성이 낮으며 측쇄 PU가 없는 동일한 소프트 세그먼트 주쇄보다 강도가 나쁩니다. 소프트 세그먼트의 분자량은 PU의 기계적 특성에 영향을 미칩니다. 일반적으로 PU의 분자량이 동일하다고 가정하면 소프트 세그먼트의 분자량이 증가함에 따라 PU 재료의 강도가 감소합니다. 소프트 세그먼트가 폴리에스테르 사슬인 경우, 폴리머 물질의 강도는 폴리에스테르 디올의 분자량이 증가함에 따라 천천히 감소합니다. 소프트 세그먼트가 폴리에테르 사슬인 경우, 폴리에테르 글리콜의 분자량이 증가함에 따라 고분자 재료의 강도는 감소하지만 신장률은 증가합니다. 이는 에스테르 소프트 세그먼트의 높은 극성과 큰 분자간 힘에 기인하며, 이는 분자량 증가 및 소프트 세그먼트 함량 증가로 인한 PU 소재의 강도 저하를 부분적으로 상쇄할 수 있습니다. 그러나 폴리에테르의 소프트 세그먼트의 극성은 약합니다. 분자량이 증가하면 해당 PU에 포함된 하드 세그먼트의 함량이 감소하여 재료의 강도가 감소합니다. PU 공중합체의 상용성은 거대분자의 사슬 구조와 관련이 있으며 그래프트 사슬의 존재는 폴리우레탄 블록 공중합체의 상용성과 감쇠 특성에 중요한 영향을 미칩니다. 일반적으로 PU 엘라스토머의 저항성과 열 노화 특성에 대한 소프트 세그먼트 분자량의 영향은 중요하지 않습니다. 소프트 세그먼트의 결정성은 선형 PU의 결정성에 큰 기여를 합니다. 일반적으로 결정성은 PU의 강도를 향상시키는 데 유리합니다. 그러나 때때로 결정화는 재료의 저온 유연성을 감소시키고 결정성 폴리머는 종종 불투명합니다. 결정화를 피하기 위해 코폴리에스테르 또는 코폴리에테르 폴리올, 혼합 폴리올, 혼합 사슬 연장제 등을 사용하여 분자의 완전성을 감소시킬 수 있습니다.
(5) PU 엘라스토머의 성능에 대한 하드 세그먼트의 영향
하드 세그먼트 구조는 PU 엘라스토머의 내열성에 영향을 미치는 주요 요인 중 하나입니다. PU 엘라스토머 세그먼트를 구성하는 디이소시아네이트와 사슬 연장제의 구조가 다르며 이는 내열성에도 영향을 미칩니다. PU 소재의 하드 세그먼트는 폴리이소시아네이트와 사슬 연장제로 구성됩니다. 우레탄 그룹, 아릴 그룹 및 치환된 요소 그룹과 같은 강한 극성 그룹을 포함합니다. 일반적으로 방향족 이소시아네이트로 형성된 단단한 부분은 쉽게 변하지 않으며 실온에서 늘어납니다. 막대 모양. 경질 세그먼트는 일반적으로 연화 및 용융 온도와 같은 PU의 고온 특성에 영향을 미칩니다. 일반적으로 사용되는 디이소시아네이트에는 TDI, MDI, IPDI, PPDI, NDI 등이 있으며 일반적으로 사용되는 알코올에는 에틸렌 글리콜, - 부탄디올, 헥산디올 등이 있으며 일반적으로 사용되는 아민에는 MOCA, EDA, DETDA 등이 있습니다. 하드 세그먼트의 종류 폴리머의 최대 사용 온도, 내후성, 용해성 등 원하는 기계적 성질에 따라 선택하고 경제성도 고려해야 합니다. 다양한 디이소시아네이트 구조는 경질 세그먼트의 규칙성과 수소 결합 형성에 영향을 미쳐 엘라스토머의 강도에 더 큰 영향을 미칠 수 있습니다. 일반적으로 방향족 고리를 함유한 이소시아네이트는 하드 세그먼트의 강성과 응집 에너지를 높여 엘라스토머의 강도를 증가시킵니다.
디이소시아네이트와 디아민 사슬 연장제로 구성된 우레아 그룹을 포함하는 단단한 세그먼트는 요소 그룹의 응집력이 매우 크기 때문에 플라스틱 마이크로 도메인을 형성하기 쉽고 이 단단한 세그먼트로 구성된 PU는 마이크로 상 분리가 매우 쉽습니다. 일반적으로 PU를 구성하는 경질 세그먼트의 강성이 높을수록 미세상 분리가 발생할 확률이 높아집니다. PU에서는 경질 세그먼트의 함량이 높을수록 미세상 분리가 발생할 가능성이 더 높습니다.
사슬 연장제는 PU 엘라스토머의 하드 세그먼트 구조와 관련이 있으며 엘라스토머의 성능에 큰 영향을 미칩니다. 지방족 디올의 사슬 연장 PU와 비교하여 방향족 고리 디아민을 함유한 사슬 연장 PU는 아민 사슬 연장제가 우레아 결합을 형성할 수 있고 우레아 결합의 극성이 우레탄 결합의 극성보다 높기 때문에 강도가 더 높습니다. . 더욱이, 우레아 결합의 경질 세그먼트와 폴리에테르의 연질 세그먼트 사이의 용해도 매개변수의 차이가 크기 때문에 폴리우레아의 경질 세그먼트와 폴리에테르의 연질 세그먼트는 열역학적 비호환성이 더 커서 PU 요소가 더 나은 미세상 분리를 갖게 됩니다. 따라서 디아민 사슬 연장 PU는 디올 사슬 연장 PU에 비해 ​​기계적 강도, 모듈러스, 점탄성, 내열성이 더 높고 저온 성능도 더 우수합니다. 주조 PU 엘라스토머는 주로 방향족 디아민을 사슬 연장제로 사용하는데, 그 이유는 이로부터 제조된 PU 엘라스토머가 우수한 종합 특성을 갖기 때문입니다. 말레산 무수물과 폴리올을 반응시켜 카르복실 에스테르 폴리올을 형성한 후, TDI-80, 가교제, 사슬 연장제와 같은 다른 단량체와 반응시켜 카르복실 함유 PU 프리폴리머를 제조하고, 이를 에탄올아민 수용액에 3중 분산시켰다. , 수성 PU를 제조하고 사슬연장제의 종류와 양이 수지의 특성에 미치는 영향을 연구했습니다. 비스페놀 A를 사슬연장제로 사용하면 수지의 기계적 성질을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 수지의 유리전이온도를 높이고 내부 마찰 피크의 폭을 넓혀 가죽 상태에서 수지의 온도 범위를 향상시킬 수 있다. 12]. PU 요소에 사용되는 디아민 사슬 연장제의 구조는 재료의 수소 결합, 결정화 및 미세상 구조 분리에 직접적인 영향을 미치며 재료의 성능을 크게 결정합니다 [13]. 하드 세그먼트 함량이 증가함에 따라 PU 소재의 인장 강도와 경도가 점차 증가하고 파단 연신율은 감소했습니다. 이는 하드 세그먼트에 의해 형성된 어느 정도의 결정성을 갖는 상과 소프트 세그먼트에 의해 형성된 비정질 상 사이에 미세상 분리가 존재하고, 하드 세그먼트의 결정 영역이 효과적인 가교점으로 작용하기 때문이다. 또한 소프트 세그먼트의 비정질 영역에 대한 필러 강화와 유사한 역할을 합니다. 함량이 증가하면 소프트 세그먼트 내 하드 세그먼트의 강화 효과 및 효과적인 가교 효과가 강화되어 소재 강도 증가에 기여합니다.
(6) PU 엘라스토머의 특성에 대한 가교의 영향
중간 정도의 분자 내 가교는 PU 재료의 경도, 연화 온도 및 탄성 계수를 증가시키고, 용매의 파단 연신율, 영구 변형 및 팽창을 감소시킬 수 있습니다. PU 엘라스토머는 적절한 가교를 통해 우수한 기계적 강도, 고경도, 탄성, 내마모성, 내유성, 내오존성, 내열성이 우수한 소재를 생산할 수 있습니다. 그러나 가교가 과도할 경우 인장강도, 신율 등의 특성이 저하될 수 있다. 블록 PU 엘라스토머에서 화학적 가교는 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다. (1) 삼작용성 사슬 연장제(예: TMP)를 사용하여 가교 구조를 형성합니다. (2) 과량의 이소시아네이트를 사용하여 반응하여 이축합물 요소(요소 그룹을 통해) 또는 알로파네이트(우레탄 그룹을 통해) 가교를 형성합니다. 가교는 수소결합 정도에 큰 영향을 미치며, 가교가 형성되면 물질의 수소결합 정도가 크게 감소하지만 화학적 가교는 수소결합에 의한 물리적 가교보다 열안정성이 더 좋다. PU 요소 엘라스토머의 형태, 기계적 특성 및 열적 특성에 대한 화학적 가교 네트워크의 영향을 FT-IR 및 DSC를 통해 연구한 결과, 다양한 가교 네트워크를 갖는 PU 요소 엘라스토머가 서로 다른 형태를 갖는 것으로 나타났습니다. 밀도가 증가함에 따라 엘라스토머의 미세상 혼합 정도가 증가하고 소프트 세그먼트의 유리 전이 온도가 크게 증가하며 엘라스토머의 300% 인장 강도는 점차 증가하는 반면 파단 연신율은 점차 감소합니다. , 엘라스토머의 기계적 특성(인장 강도 및 인열 강도)이 가장 높습니다.