聚氨酯弹性体相对于其它常规弹性体具有一些更优越的物理性能。如:优秀的耐溶剂、耐磨、耐切割等性能;弹性可调节;硬度可控(从SHAORE A 10到SHORE D 80)以及优越的强度和承载力。
这些优越的物理性能使得聚氨酯弹性体具有广泛的应用范围。如:溜槽衬里(chute liners)、料斗衬板(hopper liners)、胶囊(bladders)、减震器/吸震筒(shock absorbers)、轧辊(nip rolls)、印刷胶辊(printing rolls)、工业车辆轮胎(industrial truck tires)以及滑板轮(skatekboard wheels)。
有三种类型聚氨酯弹性体可用:1) 混炼型聚氨酯弹性体;2)热塑性聚氨酯弹性体;3)浇注型聚氨酯弹性体。混炼型聚氨酯弹性体通过常用的橡胶工艺加工成橡胶,热塑性聚氨酯弹性体的加工工艺同热塑性树脂工艺一样,浇注型聚氨酯弹性体加工工艺则同加工塑溶胶一样。
增塑剂常常使用在浇注型聚氨酯弹性体里。增塑剂的加入可以易于调节聚氨酯的物理性能和加工性能。
Benzoflex 9-88是专应用于浇注型聚氨酯的高效型增塑剂。近些年来,一种特殊规格的二丙二醇二苯甲酸酯Benzoflex 9-88SG被引进于聚氨酯工业。这篇文章是介绍Benzoflex 9-88SG在浇注型聚氨酯中的应用。
聚合物的形成
聚氨酯聚合物是由二元或多元官能团的异氰酸酯与含二元或多元活性氢官能团的化合物反应而成。通过化学计量来控制是否合成了完整的聚氨酯链还是预聚体。
不同的预聚体中NCO的含量也不同,可以从3%到10%。通过调节NCO的含量来满足最终产品需求。Cyanaprene A-9的NCO的含量为4.2%,Solithane 291的则为3.3%,它们都是聚酯型的预聚体。聚酯型的预聚体通过增塑主要用于油墨印刷的胶辊中。
预聚体通常与含二元或多元活性氢的化合物反应来合成聚氨酯弹性体。Isonol 93作为固化剂是一种三元醇,而二胺4,4’亚甲基双(2-氯苯胺)也会常常被用到。
浇注型聚氨酯化合物的组成
浇注型聚氨酯至少由预聚体和固化剂组成,其他的添加剂如增塑剂来调节漆物理性能和加工性能。
预聚体:通常有聚酯和聚醚型两种预聚体用于聚氨酯中。聚酯型的预聚体有极性,可给予耐溶剂、耐热和高硬度性能;聚醚型的极性要低于聚酯型,具有耐水解性能。
固化剂:具有活性氢的化合物。不管是二胺或者是多元醇,均能影响聚氨酯性能,同时添加的量也能调节聚氨酯的物理性能。
其他添加剂:
增塑剂:正如其名,增塑剂能够增塑软化聚合物。在聚氨酯中,增塑剂能够降低其硬度并降低其抗张强度;降低模量;减小抗撕裂强度。但是,增塑剂的加入可以增加适用期;降低未固化料的粘度,从而改善其加工性能,而且还可以降低成本。
填料,乳化剂等:
填料,催化剂,颜料,乳化剂,稳定剂和其他的物质均能添加到聚氨酯中,添加这类物质能改善其最终成品的物理性能,可加工性能和成本。
添加填料不仅能降低成本,还能改善聚氨酯的抗撕裂强度,耐磨性,耐溶剂溶胀性能。增塑剂与填料对聚氨酯终成品的性能有不同的影响,而Benzoflxe 9-88SG特别适合于添加填料的聚氨酯体系,它能保持其性能的平衡,从而优化成本。
Benzoflex988化学
商用标准规格的Benzoflex988在大多数应用中是不参与反应的,而在聚氨酯的应用的中,被认为有轻微的反应。
图VI所示的是增塑剂的合成反应式,Benzoflex988是由二丙二醇与苯甲酸直接酯化反应生成的,但在反应中,有微量的二丙二醇单苯甲酸酯(半酯)生成,同时,还有一些微量的未参与反应的原料也会残留在终成品中,半酯为主要杂质。
上面列出的所有的杂质残留物均可与异氰酸酯反应,当Benzoflex988中的杂质含量比较低时,它们不会影响Benzoflex988在其他聚合物中的应用,但在应用在聚氨酯中,它们将会发生影响。为了满足要求,一种高纯度级别的二丙二醇二苯甲酸酯Benzoflex 9-88SG专应用于聚氨酯中。
表II列出了Benzoflex 9-88和9-88SG的规格,可以看出在SG中羟基值和含水率被控制。最为重要的是,SG中半酯的含量被控制在某一水平上。半酯的存在增加了Benzoflex 9-88SG在聚氨酯中的应用的与众不同。Benzoflex988羟基值含量的变化对聚氨酯物理性能的影响将在评价部分进行讨论。
评价BENZOFLEX 988在PU中的应用
该评价由7部分组成:
1) 商用Benzoflex988的羟基值对某些物理性能的影响;
2) 增塑剂与聚氨酯的相容性;
3) 仅含一种增塑剂的基于Cyanaprene A-9聚氨酯的物理性能;
4) 增塑剂的含量对基于Solithane 291的聚氨酯物理性能的影响;
5) 增塑剂的含量对基于Vibrathane8011的聚氨酯物理性能的影响;
6) 仅含一种增塑剂的基于Vibrathane 6005的聚氨酯的物理性能;
7) 仅含一种增塑剂的基于Vibrathane 6005的聚氨酯的物理性能。
表III列出了使用的原料,在列出的使用原料中,只有Thiokol’s Solithane 291已停售。表XVIII列出了试验方法。
Table III — 实验原料(Raw Materials) |
原料(Material) | 化学名称(Chemical Name) | 生产者(Manufacturer) |
CYANOPRENE? A-9 | 聚酯型预聚体(Polyester Prepolymer) (NCO = 4.1%) | American Cyanamid |
SOLITHANE? 291 | 聚酯型预聚体(Polyester Prepolymer)(NCO = 3.3%) | Thiokol/Chemical Division |
VIBRATHANE? 8011 | 聚酯型预聚体(Polyester Prepolymer) (NCO = 3.3%) | Uniroyal Chemical |
VIBRATHANE? 6005 | 聚酯型预聚体(Polyester Prepolymer) (NCO = 3.3%) | Uniroyal Chemical . |
VIBRATHANE? 6007 | 聚酯型预聚体(Polyester Prepolymer) (NCO = 4.1%) | Uniroyal Chemical |
BENZOFLEX? 9-88/9-88SG 二丙二醇二苯甲酸酯(Dipropylene Glycol Dibenzoate) | Velsicol Chemical Corporation |
SANTICIZER? 160 | 邻苯二甲酸丁卞酯(Butyl Benzyl Phthalate) | Monsanto |
KODAFLEX? DMEP | 邻苯二甲酸二甲氧乙酯(Di-(2-Methoxyethyl Phthalate)) | Eastman Chemical Inc. |
ISONOL? 93 | 三元醇固化剂(Triol Curative) | Upjohn Polymer Chemicals |
Table XVIII - | 实验方法(Experimental Procedures) |
测试参数(Test Parameter) | 方法(Method) |
硬度(Shore A) | Velsicol Method, 10 Second Reading |
拉伸模量(Tensile Modulus) | ASTM D-412 (Type C Specimen) |
抗撕裂强度(Tear Resistance) | ASTM D-624 (Type C Specimen) |
压缩形变(Compression Set) | ASTM D-395 (Method B) |
溶剂溶胀(Solvent Swell) | ASTM D-543, Procedure 1 |
抗磨损性(Abrasion Resistance) | ASTM D-1044, H-18 Wheel Used, 1000 |
| Gram Level 1 |
耐萃取性(Extraction Resistance) | ASTM D-1239, 40 mil Samples and 24 hr at |
| 50°C Dry Time |
活性炭挥发率(Activated Charcoal Volatility) | ASTM D-1203 |
相容性(Compatibility) | Velsicol Roll Test, Sample Rolled in Paper |
| and Checked Periodically for Staining Af- |
| ter Exposure to 140°F for Three Days |
适用期(Pot Life) | Velsicol Method — Gardner Viscosity at |
| 100°C, Time to 7.5 min. Bubble Rise Time |
NCO含量(NCO Determination) | ASTM D-1638 |
增塑剂预聚体混合物中NCO长期稳定性(Long term NCO Stability, | NCO Determined After Various Periods Af- |
Plasticizer/Prepolymer Blend) | ter Storage at Room Temperature |
增塑剂预聚体混合物中NCO短期稳定性(Short Term NCO Stability | NCO Determined After and Before Storage |
Plasticizer/Prepolymer Blend) | at 212°F for 6 Hours |
垂直弹性(Vertical Rebound) | ASTM D-2692 |
低温柔软性(Low Temperature Flexibility) | ASTM D-1043 Procedure |
1.市售的Benzoflex988的羟基值对聚氨酯性能的影响:
选择羟基值从5-20的Benzoflex988,添加到基于Cyanaprene A-9的聚氨酯中。表IV列出了其中的配方。固化剂Isonol 93以125%的理论计量添加。其中0羟基值的Benzoflex988也包含其中。图VIII和X显示了羟基值对聚氨酯的抗撕裂强度,抗张强度和硬度的影响。
Table IV — Cyanaprene? A-9 Physical Test Formulation |
PBW |
预聚体CYANAPRENE? A-9 (NCO = 4.1%) 100
增塑剂PLASTICIZER 40
固化剂ISONOL? 93 (125% OF THEORY) 11.5
羟基值在0-5范围内的增塑剂对硬度,撕裂强度和抗张强度有轻微的影响。其他增塑剂的聚氨酯性能随着羟基值的增加而减小。在羟基值为8的时候,可以看到抗撕裂强度有个很大的变化,通过这些数据和生产因素的考虑,将Benzoflex 988SG的羟基值控制在4-8。
2.苯甲酸酯与聚氨酯的相容性
按照表V列出的配方,测试苯甲酸酯与BBP、DMEP和聚氨酯的相容性进行对比。图XI为聚氨酯的硬度值。
Table V — Cyanaprene? A-9/Plasticizer Compatibility Test Formulations |
I II III IV V VI PBW PBW PBW PBW PBW PBW |
预聚体CYANAPRENE? A-9 (NCO = 4.1%) 100 100 100 100 100 100
增塑剂PLASTICIZER 0 20 50 80 120 160
固化剂ISONOL? 93 11.5 11.5 11.5 11.5 11.5 11.5
结果显示,所有的增塑剂与聚氨酯的相容性都不错。Benzoflex988在160份时,表面发粘,但不析出。在120份时表面仍然发粘,到80份数时,表面发粘消失,说明在低于80份的范围内与聚氨酯有优越的相容性。通过在140℉温度和一定的压力条件(卷在一起的材料),放置3天来测试相容性。结果显示在这种条件下没有增塑剂析出。
在160份增塑剂含量的聚氨酯的硬度可降到0.硬度数据显示Benzoflex988的增塑效率比另外两种增塑剂要高。
3.基于Cyannprene A-9的聚氨酯的物理性能:
表IV列出了配方,以125%的理论计量加入Isonnol 93,BBP和DMEP也以相同计量加入。图VI,VII和VIII列出评估数据。表VI列出NCO基团稳定性测试预聚体同增塑剂比的配方。
Table IV — Cyanaprene? A-9 Physical Test Formulation |
PBW |
预聚体(CYANAPRENE? A-9) (NCO = 4.1%) 100
增塑剂(PLASTICIZER) 40
固化剂(ISONOL? 93) (125% OF THEORY) 11.5
Table VI — Cyanaprene? A-9/40 Parts Plasticizer Physical
Test Data
增塑剂(Plasticizer) | BENZOFLEX 988 | BBP | DMEP |
硬度(Shore A Hardness), 10 Sec Value | 30 | 33 | 32 |
拉伸性能(Tensile Properties) | | | |
100% 模量(Modulus), PSI | 70 | 85 | 78 |
200% 模量(Modulus), PSI | 100 | 130 | 114 |
300% 模量(Modulus), PSi | 144 | 186 | 158 |
撕裂强度(Tear Strength), Lb/In | 48 | 63 | 64 |
22小时之后的压缩形变(Compression Set, % of Original After 22 Hours | 0.1 | 0 | 0 |
磨耗(Taber Abrasion, % Weight Lost After | | | |
(H-18 Wheel, 1000 Grams)) | | | |
1000 (Cycles) | 11.3 | 11.1 | 10.5 |
2000 Cycles | 21.9 | 17.5 | 22.0 |
Activated Charcoal Volatility | | | |
Sample Thickness (Mil) | 45 | 42 | 39 |
% Lost After (Net) | | | |
24 Hours | 4.8 | 4.5 | 11.1 |
96 Hours | 9.0 | 12.2 | 30.2 |
168 Hours | 12.2 | 18.9 | 45.3 |
Heptane Extraction | | | |
Sample Thickness (Mil) | 44 | 42 | 42 |
% Lost, Net | 17.7 | 23.0 | 26.0 |
Table VII — Physical Test Data: Cyanaprene? A-9/40 Parts Plasticizer Formulation
增塑剂(Plasticizer) | BENZOFLEX 988 | BBP | DMEP |
体积溶胀(Volume Swell), % Change (1) | | | |
在23°C下浸没7天(After 7 Day Immersion at 23°C in) | | | |
丁酮(Methyl Ethyl Ketone) | +125 | +121 | +165 |
甲苯(Toluene) | + 13 | + 11 | + 15 |
乙二醇单丁醚(Butyl Cellosolve) | + 8 | + 11 | + 10 |
庚烷(Heptane) | - 6 | - 9 | - 7 |
蒸馏水(Distilled Water) | 0 | 0 | - 9 |
在23°C 下浸没70小时(After 70 Hour Immersion at 23°C in) | | | |
ASTM Oil #1 | + 4 | - 6 | - 2 |
ASTM Oil #3 | - 7 | - 3 | + 6 |
适用期(Pot Life), 100°C下开始凝胶分钟数(Minutes at 100°C Prior to Gel) | 195 | 195 | 195 |
Table VIII — Cyanaprene? A-9/Plasticizer NCO Stability Formulations
预聚体(Cyanaprene? A-9) (NCO = 4.1%) 100 100
增塑剂(Plasticizer) 20 50
结果显示Benzoflex988的增塑效率明显高于其他两种增塑剂。Benzoflex988增塑的聚氨酯的硬度和模数值要低于BBP和DMEP增塑的聚氨酯。但Benzoflex988增塑的聚氨酯的抗撕裂强度要稍低于另外两种增塑剂。
片材中的增塑剂挥发率是增塑剂性能的一个指标。总的来说,实验中的Benzoflex988的挥发率要低于其他的增塑剂。
庚烷萃取数据实验对于片材的测试非常有效,但只是应用于某些聚氨酯胶辊中。这些数据表明,Benzoflex988的耐迁移率要高于其他的邻苯类增塑剂。
聚氨酯是一种非常耐磨的聚合物。在1000次的循环中,测试样品的耐摩擦率有微小的不同,但在2000次之后,BBP要略微好于其他增塑剂。
聚氨酯弹性体的另外一个卖点就是耐溶剂,耐溶剂溶胀是其一个重要的参数。在增塑的样品中,Benzoflex988增塑的聚氨酯的耐溶剂溶胀性能一般的要略好于DMEP,与BBP相似。
适用期是对于聚氨酯的生产者也是一个重要的因素。所谓适用期是指在加入固化剂,预聚体和其他配料之后体系保持稳定的可加工粘度时间。三种增塑剂增塑的聚氨酯适用期大致相似(表VII).
预聚体在室温下既可以是液体,也可以是固体,通过事先加入增塑剂,预聚体可以非常容易的操作。短期来看,这方法非常容易避免麻烦和方便,长期来看,增塑剂的 活性不纯物质会影响NCO。经研究,在长期室温下或短期高温条件下,Benzoflex988或DMEP同预聚体的混合物中NCO的浓度要减小幅度相同,而BBP的减小 幅度要小于这两种增塑剂(图IX).
4.增塑剂的浓度对基于Solithane 291的聚氨酯的物理性能的影响:
分别将30,60,90份的Benzoflex988加入基于Solithane291的聚氨酯中,并测试相关的物理性能。表X列出了具体配方。加入95%的Isonol 93。BBP,DMEP也做相同的测试。表XI 列出了相关数据,图XI和XXI展示了这些数据。
Table X — Solithane? 291 Physical Test Formulations
| I PBW | II PBW | III PBW | IV PBW |
预聚体(Solithane? 291) (NCO = 3.3%) | 100 | 100 | 100 | 100 |
固化剂(Isonol? 93) (95% Theory) | 6.6 | 6.6 | 6.6 | 6.6 |
增塑剂(Plasticizer) | 0 | 30 | 60 | 90 |
Table XI | Solithane? | 291 Polyurethane Evaluation Data | | | |
增塑剂(Plasticizer) | None | BENZOFLEX 988 | BENZOFLEX 988 | BENZOFLEX 988 | DMEP | DMEP | DMEP | BBP | BBP | BBP |
份数(Level), PHR | 0 | 30 | 60 | 90 | 30 | 60 | 90 | 30 | 60 | 90 |
硬度(Shore A Hardness), 10 Sec | 52 | 38 | 27 | 15 | 41 | 32 | 22 | 38 | 30 | 20 |
撕裂强度(Tear Strength), psi | 149 | 90 | 54 | 30 | 88 | 55 | 45 | 86 | 58 | 52 |
拉伸值(Tensile Values) | | | | | | | | | | |
100% 模量(Modulus) | 240 | 130 | 70 | 50 | 150 | 90 | 70 | 150 | 110 | 70 |
200% 模量(Modulus) | 360 | 190 | 100 | 70 | 230 | 140 | 100 | 230 | 160 | 110 |
300% 模量(Modulus) | 500 | 270 | 140 | 100 | 340 | 190 | 160 | 340 | 240 | 170 |
压缩形变(Compression Set), 70°C | | | | | | | | | | |
22小时后相对于原始测量值(22 Hr % Original Deflection) | 0 | 1 | 0 | 2 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 |
70小时后相对于原始测量值(70 Hr % Original Deflection) | 1 | 2 | 1 | 2 | 2 | 3 | 3 | 1 | 2 | 2 |
体积溶胀(Volume Swell) (室温下,24小时后(24 Hr at R.T.)) | | | | | | | | | | |
丁酮(Methyl Ethyl Ketone), % 体积变化(Change); ± | +152 | +140 | +140 | +146 | +137 | +125 | +122 | +132 | +125 | +114 |
甲苯(Toluene), % 体积变化(Change); ± | +82 | +67 | +46 | +31 | +60 | +39 | +23 | +62 | +40 | +23 |
矿物油(Mineral Spirits), %体积变化(Change); ± | -1 | -1 | -4 | -4 | -2 | -4 | -6 | -2 | -5 | -5 |
异丙醇(Isopropyl Alcohol), % 体积变化(Change); ± | +4 | +2 | -1 | -6 | +2 | -2 | -7 | +2 | -2 | -7 |
适用期(Pot Life) | | | | | | | | | | |
Time to End of Rise, Min. | 150 | 255 | >270 | >270 | 240 | >270 | >270 | 270 | >270 | >270 |
Viscosity at 15 Min After | | | | | | | | | | |
Mix, Bubble Rise Time (Sec) | 18 | 7 | 4 | 2 | 6 | 3 | 2 | 7 | 3 | 2 |
低温柔软性(Low Temperature, Flexibility) | | | | | | | | | | |
T24000 psi =, °C | -30.5 | -33.0 | -35.0 | -39.0 | -43.5 | -50 | -51.5 | -38.5 | -43.5 | -44.0 |
垂直弹性(Vertical Rebound) | | | | | | | | | | |
% Rebound | 40 | 46 | 47 | 40 | 60 | 65 | 61 | 59 | 64 | 61 |
聚氨酯的硬度随着增塑剂的含量增加而减小。硬度值和模数值显示Benzoflex988为最有效的增塑剂。在测试的浓度范围内Benzoflex988的软化率要高于BBP和DMEP。
聚氨酯的抗撕裂强度随着增塑剂的含量增加而迅速下降。30份Benzoflex988增塑的聚氨酯的抗撕裂强度与BBP和DMEP相似。90份的Benzoflex988则要略低于另外两种增塑剂。
在 本测试项目中,聚氨酯材料需要暴露在苯,甲乙基酮,异丙醇和矿物油中来测试它的耐溶胀性能。通常随着增塑剂的含量增加,耐甲乙基酮和甲苯的耐溶胀性能明显 增加。Benzoflex988增塑的聚氨酯在甲乙基酮和甲苯中溶胀体积要略大于BBP和DMEP。聚氨酯体积的变化只是对于需要考虑低温柔韧性的应用比较重要。比如 说,在平版印刷胶辊中,其低温柔韧性就不用考虑。添加增塑剂能提高聚氨酯的低温柔韧性。随着增塑剂的含量的增加,聚氨酯的低温柔韧性增加。可看出 60-90份的BBP和DMEP提高低温柔韧性的作用要低于0-30份起到作用。Benzoflex988增塑的聚氨酯其低温柔韧性要低于BBP和DMEP增塑的。
添加增塑剂能提高弹性体的弹性。随着增塑剂含量的增加,弹性体的弹性增加,达到峰值,最后逐渐减小。Benzoflex988增塑的弹性体的弹性要低于DMEP和BBP增塑的。
5.增塑剂的浓度对基于Vibrathane8011的聚氨酯的物理性能的影响:
Solithane 291 现在已不再作为商品来销售。Vibrathane8011由Uniroyal Chemical公司生产来替代291的。测试8011的实验桶测试291的相似。Benzoflex988的份数为30和60,测试同291相同的物理性能。BBP和DMEP也做相同的测试。加入理论计量的95%的Isonol 93。表XII列出了相关的配方,表XIII列出了实验数据。
Table XII — Vibrathane? 8011 Physical Test Formulations |
I II III PBW PBW PBW |
预聚体(Vibrathane? 8011) (NCO = 3.3%) 100 100 00 固化剂(Isonol? 93) (95% Theory) 6.6 6.6 6.6 增塑剂(Plasticizer) 0 30 60 |
| |
Table XIII - | Vibrathane? | 8011 Polyurethane Evaluation Data | | |
增塑剂(Plasticizer Type) 份数(Plasticizer Level), PHR 硬度(Shore A Hardness), 10 sec. 撕裂强度(Tear Strength), pli | None 0 | BENZOFLEX 988 30 | BENZOFLEX 988 60 | DMEP 30 | DMEP 60 | BBP 30 | BBP 60 |
53 | 36 | 22 | 41 | 31 | 43 | 34 |
160 | 90 | 50 | 110 | 70 | 110 | 80 |
拉伸值(Tensile Values): 100% 模量(Modulus), psi 200% 模量(Modulus), psi | 250 | 110 | 50 | 130 | 90 | 160 | 90 |
360 | 160 | 80 | 210 | 140 | 240 | 150 |
300% 模量(Modulus), psi 张力(Tensile), psi 伸长率(Elongation), % | 500 | 230 | 110 | 300 | 210 | 330 | 220 |
2,100 | 500 | 130 | 700 | 400 | 800 | 600 |
460 | 490 | 360 | 460 | 450 | 460 | 490 |
压缩形变(Compression Set), 70°C 22 Hr., % Original Deflection | 1 | 3 | 4 | 4 | 6 | 4 | 1 |
72 Hr.,' % Original Deflection | 2 | 6 | 6 | 8 | 10 | 7 | 5 |
体积溶胀(Volume Swell) (24 hr. at R.T.) | | | | | | | |
丁酮(Methyl Ethyl Ketone), % Change: ± | +140 | +140 | +140 | +130 | +110 | +110 | +100 |
甲苯(Toluene), % Change: + | +60 | +60 | +40 | +55 | +30 | +50 | +30 |
矿物油(Mineral Spirits), % Change: ± | +1 | -2 | -2 | -2 | -4 | -1 | -3 |
异丙醇(Isopropyl Alcohol), % Change: ± | +1 | +2 | -2 | +1 | -1 | +1 | -2 |
适用期(pot Life) | | | | | | | |
Time to End of Rise, Minutes | 105 | 200 | >225 | 225 | >225 | 210 | >225 |
Viscosity at 30 min. After | | | | | | | |
Mix, Bubble Rise Time, (sec.) | 18 | 8 | 4 | 5 | 2 | 6 | 3 |
低温柔软性(Low Temperature Flexibility) | | | | | | | |
T24000 psi =, °C | -31 | -34 | -36 | -42 | -47 | -39 | -45 |
垂直弹性(Vertical Rebound), % Rebound | 38 | 45 | 43 | 58 | 63 | 60 | 67 |
随着增塑剂的含量的增加,硬度和模数减少。硬度值和模数值显示Benzoflex988的增塑效率要比BBP和DMEP高。同时抗撕裂强度也随增塑剂含量的增加而减小。增塑的聚氨酯的耐溶胀性能比未增塑的略好。加入增塑剂,使得弹性、低温柔韧性、适用期和粘度都有改善。
291和8011的数据对比表明,8011的性能同291相似。虽有微小的差异,但基于这两种的聚氨酯性能都相似。
6.仅含一种增塑剂的基于Vibrathane 6005的聚氨酯的物理性能;
Vibrathane 6005是由Uniroyal Chemical公司生产的,为聚酯型预聚体。基于该预聚体的聚氨酯主要应用于高温、高湿度和耐溶剂的平面印刷。表XIV为测试配方表XV为数据。
Table XIV — Vibrathane? 6005 Physical Test Formulations
预聚体(VIBRATHANE? 6005) (NCO = 3.3%) 100 100
固化剂(ISONOL? 93 )(95% THEORY 6.6 6.6
增塑剂(PLASTICIZER) 0 30
Table XV — Vibrathane? 6005 Polyurethane Test Data
增塑剂(Plasticizer Type) | None | BENZOFLEX 988 | DMEP | BBP |
份数(Plasticizer Level), phr | 0 | 30 | 30 | 30 |
硬度(Shore A Hardness), 10 sec. | 56 | 43 | 45 | 46 |
撕裂强度(Tear Strength), pli | 140 | 80 | 90 | 80 |
拉伸值(Tensile Values) | | | | |
100% 模量(Modulus), psi | 260 | 150 | 160 | 170 |
200% 模量(Modulus), psi | 440 | 240 | 270 | 290 |
300% 模量(Modulus), psi | 710 | 370 | 420 | — |
张力(Tensile), psi | 2,100 | 600 | 800 | 400 |
伸长率(Elongation), % | 390 | 300 | 400 | 270 |
压缩形变(Compression Set), 70°C | | | | |
22 Hr., % Original Deflection | 9 | 10 | 9 | 15 |
72 Hr., % Original Deflection | 13 | 16 | 15 | 24 |
体积溶胀(Volume Swell) (24 hr. at R.T.) | | | | |
丁酮(Methyl Ethyl Ketone), % Change; ± | +120 | +100 | +100 | +100 |
甲苯(Toluene), % Change; ± | +30 | +40 | +30 | +30 |
矿物油(Mineral Spirits), % Change; ± | <+1 | <-1 | -1 | <+1 |
异丙醇(Isopropyl Alcohol), % Change; ± | +3 | +1 | +1 | +2 |
适用期(Pot Life) | | | | |
Time to End of Rise, Minutes | 75 | 124 | 105 | 105 |
Viscosity at 30 min. After | | | | |
Mix Bubble Rise Time, (sec.) | 42 | 10 | 9 | 6 |
低温柔软性(Low Temperature Flexibility) | | | | |
T24000 psi = , °C | . -17 | -24 | -33 | -30 |
垂直弹性(Vertical Rebound), % Rebound | 6 | 21 | 35 | 31 |
测试数据表明,大的趋势同其他的预聚体类似。硬度和抗撕裂强度数据表明,Benzoflex988的增塑剂效果要明显高于BBP和DMEP。基于增塑的和未增塑的6005的聚氨酯的耐溶胀性能一般要比8011和291好。添加增塑剂后的6005的聚氨酯的低温柔韧性和弹性都有提升。增塑的6005的适用期要比未增塑的长,而未增塑的6005本身适用期就很短。
7.仅含一种增塑剂的基于Vibrathane 6005的聚氨酯的物理性能。
Vibrathane 6007可以与Cyanaprene A-9、Solithane790互用。测试6007方法如同6005,表XVII为测试结果,表XVI为配方。
Table XVI — Vibrathane? 6007 Physical Test Formulations |
I II PBW PBW |
预聚体(VIBRATHANE? 6007) (NCO = 4.11%) 100 100
固化剂(ISONOL? 93) (95% THEORY 8.2 8.2
增塑剂(PLASTICIZER) 0 30
Table XVII — Vibrathane? | 6007 Polyurethane Test Data |
增塑剂类型(Plasticizer Type) | 无(None) | BENZOFLEX 988 | DMEP | BBP |
增塑剂份数(Plasticizer Level), phr | 0 | 30 | 30 | 30 |
硬度(Shore A Hardness), 10 sec. | 56 | 45 | 47 | 46 |
撕裂强度(Tear Strength), pli | 150 | 80 | 90 | 90 |
拉伸值(Tensile Values) | | | | |
100% Modulus, psi | 280 | 150 | 160 | 180 |
200% Modulus, psi | 440 | 240 | 260 | 290 |
300% Modulus, psi | 690 | 380 | 400 | 450 |
张力(Tensile), psi | 2,300 | 600 | 800 | 900 |
伸长率(Elongation), % | 400 | 370 | 400 | 390 |
压缩形变(Compression Set), 70°C | | | | |
22 Hr., % Original Deflection | 9 | 10 | 6 | 15 |
72 Hr., % Original Deflection | 13 | 16 | 9 | 24 |
体积溶胀(Volume Swell) (21 hrs. at R.T.) | | | | |
丁酮(Methyl Ethyl Ketone), % change; ± | +125 | +110 | +110 | +100 |
甲苯(Toluene), % Change, ± | +30 | +50 | +40 | +41 |
矿物油(Mineral Spirits), % Change; ± | +1 | -1 | -1 | -1 |
异丙醇(Isopropyl Alcohol), % Change; ± | +2 | +2 | +1 | +3 |
适用期(Pot Life) | | | | |
Time to End of Rise, Minutes | 90 | 180 | 180 | 180 |
粘度(Viscosity) at 30 min. After | | | | |
Mix Bubble Rise Time, (sec.) | 16 | 5 | 4 | 4 |
低温柔软性(Low Temperature Flexibility) | | | | |
T24000 psi =, °G | -17 | -27 | -33 | -31 |
垂直弹性(Vertical Rebound), % Rebound | 7 | 21 | 40 | 32 |
结果显示,基于6007的聚氨酯的性能同6005相似。6007在抗张强度和适用期方面要优于6005。
结论
添加增塑剂可以使得浇注型聚氨酯达到想要的物理性能。Benzoflex988与聚氨酯的相容性相当好,这样可添加更多的增塑剂以满足需求。同时Benzoflex988具有高效的软化聚氨酯效果。结果显示它的效率要比BBP和DMEP要高。增塑后的聚氨酯的抗撕裂强度和抗溶胀性能比未增塑的好。随着增塑剂含量的增加,硬度降低,同时抗撕裂强度减小。添加增塑剂还可改善聚氨酯的低温柔韧性和弹性。经实验证明,基于Vibrathane 8011和Solithane 291的聚氨酯性能相似。Benzoflex 988SG为特殊规格的Benzoflex988,专门应用于聚氨酯应用,为了保持聚氨酯稳定的物理性能,严格控制其成分。