端羥基聚丁二烯的結 論
綜上所述,端羥基聚丁二烯有很多優點,可應用的範圍亦較廣泛,應根據情況權衡利弊,選擇切實可行的民用途徑,可以充分利用端羥基聚丁二烯的優點,用連續自動化生產和使用澆註工藝生產形狀復雜的汽車安全用零件和電氣絕緣材料、船用零件等。具有特殊性能和端羥基聚丁二烯塗料和膠粘劑。是很有前途的民用產品,在開發研制中不需要任何機械(除性能測試外),實際上只是配方的研究和探索。將其作為其他材料的改性劑亦是比較實際的應用途徑,有時還能收到立竿見影的效果。
在國外,隨著人工費用的高漲、能源危機和日益強調環境保護,液體端羥基聚丁二烯會日益顯出它的優越性。但存在下列問題有待進壹步解決。
(1) 價格高
價格是決定產品是否有使用前途的重要依據,尤其是民用產品,價格太貴,即使性能再好亦無使用前途。降低端羥基聚丁二烯產品的價格有兩種方法:(壹)改進合成工藝,從而降低大原材料端羥基聚丁二烯的價格。(二)利用液體橡膠的特點,使加工工藝連續化、自動化、機械化、減少設備費用及人工費用,最終制品價格可能不會高於固體橡膠制品的價格。然而要做到這壹點並非容易,現有的固體橡膠加工工業,已有較長的發展歷史,有壹套完善的加工機械和成熟的工藝過程,如換用液體橡膠,則要去掉原有機械,建立壹套適合液體橡膠的加工工藝。
(2) 如前所述性能上的缺點。
(3) 有待開發液體橡膠專用的混煉機械和加工機械。
所以在端羥基聚丁二烯民用開發工作中,還有許多工作要做。在國外這種工作正在積極進行,以日本最為突出,無非是要更好地達到戰時軍用、平時民用的目的。 間二甲苯二異氰酸酯 9 ISAF炭黑 50 物性測定溫度℃ 20 -40 20 - 40 20- 40 20 -40 20 - 40 100%抗張應力, (公斤/厘米2) 14 33 60 161 17 127 56 134 32 132 300%抗張應力,(公斤/厘米2) 71 112 105 30792 49 219 抗張強度,(公斤/厘米2) 110 255 140 500 20 230 94 290 64 250 伸長,% 470 560 420 400 150 270 310 300 430 340 硬度(肖氏A) 35 65 89 93 60 84 80 80 76 81 註:(1)每個配方中含有紫外線吸收劑Tinuvin 327 1.0份,抗養劑Irganox 565 0.1份,二丁基錫二月桂酸酯(DBTDL)0.05份。
(2)MP-9 是polytd R-45M和過剩的TDI反應而得到的端異氰酸酯預聚物。
(3)HIP-9是polycd R-45HT 和過剩的TDI反應而得的端異氰酸酯預聚物。
(4)苯胺系二醇是N,N-雙(2-羥丙基)苯胺。
(5) Isonol 93是液體多元醇。
表4 端羥基聚丁二烯固化物水解穩定性 配 方 1 2 Polybd R-45M 100 100 甲苯二異氰酸酯 7 7 二丁基錫二月桂酸酯 0.04 0.04 炭黑sterling 10R - 4.0 Ethyl 702抗氧劑 1.0 1.0 在100℃水中的天數 0 2 5 6 0 5 物理性能 抗張強度(磅/英寸2) 152 136 144 141 1268 1189 伸 長,% 174 142 172 181 299 274 100%模量(磅/英寸2) 126 125 120 113 519 499 200%模量(磅/英寸2) - - - - 922 999 肖氏硬度,A 42 42 38 38 71 66 表5 端羥基丁二烯固化的耐熱特性1 2 3 4 5 Polybd R-45 HT
聚丁二烯預聚物 MP-9
苯胺系二醇lsonol C-100
液體MD 1
加工油AH-10
抗張強度(公斤/厘米2)
伸 長(%)
硬 度(肖氏A)
加熱後的變化率(在100℃)
加 熱(68小時)
抗張強度(%)
伸 長(%)
硬 度(%) 100
14
17
120
57
+12
+ 9
+ 8 100
16.8
38
133
260
83
-11
-17
+ 1 100
16.8
38
144
280
87
- 3
-17
- 2 100
16.8
38
100
65
300
60
+35
+35
+ 3 100
21
183
520
89
+ 5
- 8
0 表6 無簾布輪胎所要求液體橡膠的性能 高溫時要求的性能抗張強度(100℃)
抗撕裂強度(100℃)
耐屈撓性(80℃)
室溫時的性能要求
抗張強度
伸 長
200%模量 126公斤/厘米2 以上
35公斤//厘米2 以上
2×106 循環 以上
196公斤/厘米2 以上
400% 以上
98-108 公斤/厘米2 無溶劑室溫固化,亦是端羥基聚丁二烯塗料特點之壹。如壹種二液型塗料:A液主要有端羥基聚丁二烯、辛酸錫、紫外線吸收劑、抗氧劑、加工油、碳酸鈣、芳族短鏈二醇、滑石粉、顏料。B液主要有4,4′-二苯基甲烷二異氰酸酯和加工油。按配料比A/B=4/1混合後即可使用,因可室溫固化,毋需大型加熱設備,因無溶劑又可消除對環境的汙染及爆炸、火災等危險。它的塗層不易脫落,耐化學性能良好,將塗料浸入10%鹽酸水溶液和40%的苛性鈉水溶液中72小時(常溫),沒有發生變質現象。
端羥基聚丁二烯與環氧樹脂配合,可制成水溶性、常溫固化的電絕緣塗料,主要成份有端羥基聚丁二烯,偏苯三酸酐、環氧樹脂、四氫化酞酸酐,三乙醇胺和水,這種組成可用作電線塗料。該塗料的擊穿電壓是9.4千伏,柔性及抗堿性良好。
由1,2-聚丁二烯二醇還可制成其他電絕緣塗料和木材地板用塗料。
除上述塗料外,還有壹些其他品種的塗料,如全氟烷基碘化物與均聚或***聚的端羥基聚丁二烯反應,可制成改性的含氟的丁二烯脂肪,這種樹脂能防水、防油,可用作織物、木材、金屬等的塗料。
端羥基聚丁二烯價格較貴,因此由該預聚物制得的塗料必有獨到之處,才能在市場上站穩,有競爭力。端羥基聚丁二烯塗料是聚氨酯塗料的壹種,性能的某些方面優於現有的聚氨酯塗料(參見文獻19),所以端羥基聚丁二烯塗料是有前途的民用產品。
4、端羥基聚丁二烯膠粘劑
用端羥基聚丁二烯可制成膠粘劑,用來粘結橡膠、聚酯、金屬,其特點是無溶劑常溫固化。該膠粘劑除端羥基聚丁二烯以外,還要加入固化劑。固化催化劑、補強劑等配合劑。表7列出由端羥基聚丁二烯-苯乙烯***聚物制得的膠粘劑的簡單配方和物理性能。在配方當中,改變配合劑的種類和用量可得到不同性能的膠粘
劑,如炭黑的種類及用量、固化劑及固化催化劑的用量、NCO/OH的當量比對膠的物理性能均有影響,所以要在實踐中探索最佳配方。
表7 液體橡膠粘劑的配方及物理性能1 2 端羥丁基聚丁二烯—苯乙烯***聚物(HT-PBS)
炭黑(ISAF-LS)
TDI
MDI
NCO/OH當量比
催化劑(DBTDL)
防老劑
物理性能
100%抗張應力(公斤/厘米2)
300%抗張應力(公斤/厘米2)
抗張應力(公斤/厘米2)
伸 力,%
撕裂強度(公斤/厘米)
硬 度(肖氏A) 100
50
6.8
1.2
0.2
3.0
22
97
207
560
45
65 100
50
9.6
1.0
0.05
3.0
25
104
200
560
42
61 用端羥基聚丁二烯還可制成有彈性的粘結金屬用的膠粘劑,主要成份是端羥基聚丁二烯和甲苯二異氰酸酯反應制得的預聚物HTP-9。配方1中添加了辛基二醇,NCO/OH之比為0.9,配方2中添加了N,N-雙(2-羥丙基)苯胺,NCO/OH之比為1.0。膠在加壓下1小時即可固化,室溫下放置7天,可達以下強度(見表8)。
表8 用液體橡膠粘結金屬的強度 膠粘劑 裂 張 斷 裂 粘 結 強 度(公斤/厘米2) 不銹鋼 鐵 鋁 銅 黃銅1 34.7(C) 40.4(C) 18.8(A) 25.7(C) 10.4(C) 2 29.8(C) 31.4(C) 28.5(C) 22.5(A) 14.1(A) 註:(A)界而剝離;(C)內聚破壞。
用端羥基聚丁二烯粘結磨料,可制面耐高溫磨具。主要成份有polybd R-15、熔化的氧化鋁磨料、硫黃、熟石灰、醛胺促進劑等。該磨具比用天然橡膠和其他合成橡膠等粘結的磨具強度要高4倍。
端羥基聚丁二烯還可制成導電膠及粘結聚酯的膠粘劑。
導電膠制法如下:polybd R-45HT 1公斤,加炭纖維30公斤,混合後加防老劑1克,紫外線吸收劑10克、二丁基錫二月桂酸酯1克、4,4′-二苯基甲烷二異氰酸酯100克,將上述組分充分混合,減壓脫泡,即可用作膠粘劑。
由於結構上的原因,聚乙撐苯二甲酸酯,聚乙撐萘二甲酸酯等聚酯材料比較難粘結,因而限制了它的使用範圍。用端羥基聚丁二烯可制成聚酯的膠粘劑,膠的配方如下:
聚乙撐苯二甲酸酯(1)99份,端羥基聚丁二烯157.9份,熔於1050份的硝基甲苯中。在該溶液中加入0.12份的二特丁基錫二月桂酸酯及24.1份的二苯基甲烷二異氰酸酯,用甲烷瘵生成物沈澱出來。所得生成物8份、六甲撐雙(乙撐脲)1.6份、N,N′-二異丙基苯並噻唑次磺酸胺2份,置於甲酚、甲苯和水的混合液中成為壹種膠液,將該膠液塗在聚酯片的表面,將兩聚酯片粘在壹起加壓(156公斤/厘米2),在150℃、40分鐘內兩個片即牢固地粘合在壹起。
使用端羥基聚丁二烯膠粘劑粘結金屬時,粘結強度低,為提高強度,使用了1,2—聚丁二烯二醇的接枝聚合物,接枝的單體是胺類,接枝後再與多異氰酸酯反應,即可成為膠乳。
除上述膠粘劑外,抻用端羥基聚丁二烯還可制成壓敏膠、熱熔膠及膠帶等膠粘劑。
5、端羥基聚丁二烯的其它用途
(1)改性劑
(2)1,2-聚丁二烯二醇的應用