一、有機硅改性對彈性體耐熱性影響:
有機硅具有獨特的結構和極好的耐高低溫及耐氧化性能、優良的電絕緣性和熱穩定性、優良的透氣性及生物相容性等,有機硅改性聚氨酯彈性體具有較高的耐熱性,其熱變形溫度可達190℃。其耐熱性好的原因,一方面是在于Si02鍵熱穩定性好,另一方面是以硅氧烷為主體的軟段有很好的柔順性,對微相分離有利。Stanciu A等用聚己二酸L-醇酯二醇、端羥基的聚二甲基硅氧烷、MDI和順丁烯二酸雙甘油酯多醇制備了交聯的聚酯-聚硅氧烷-聚氨酯彈性體,性能測試表明,PDMS-OH對終材料的力學性質影響不大,但在低溫下的穩定性和彈性提高,而且熱穩定性更好。文勝,等以末端基為羥基的聚二甲基硅氧烷與聚四氫呋喃醚二醇為混合軟段合成出一系列含硅氧烷的聚氨酯彈性體,熱重分析表明,PDMS的引入改善了傳統聚氨酯彈性體的熱穩定性。
二、引入分子內基團對彈性體耐熱性影響:
聚氨酯彈性體的熱分解溫度主要取決于大分子結構中各種基團的耐熱性。軟鏈段中如有雙鍵,會降低彈性體的耐熱性能,而引入異氰脲酸酯環和無機元素可提高聚氨酯彈性體的耐熱性能。在PU分子的主鏈上引入熱穩定性好的雜環(如異氰脲酸酯環、聚酰亞胺環、惡唑烷酮環等)能明顯提高聚氨酯彈性體的耐熱性。脂肪族或芳香族多異氰酸酯的三聚體含有異氰脲酸酯環,該環具有優良的耐熱性和尺寸穩定性,其制品可以在150℃下長期使用。二羧酸酐和二異氰酸酯反應生成的聚酰亞胺具有不溶、耐高溫特性,在PU中引入聚酰亞胺環可以提高聚氨酯彈性體的耐熱性和機械穩定性。環氧基與異氰酸酯在催化劑存在下反應生成的惡唑烷酮化合物熱穩定性好,熱分解溫度超過300℃,玻璃化轉變溫度達150℃以上,明顯高于普通聚氨酯彈性體的玻璃化轉變溫度。
三、與納米粒子和填料復合對彈性體耐熱性的影響:
納米材料是"21世紀有前途的材料”,聚合物基納米復合材料是指其分散相的尺寸至少有一維在納米級范圍內。納米粒子因獨特的性能,與聚氨酯彈性體復合使其機械性能得到明顯提高,而且可以增加彈性體的耐熱性和抗老化等功能特性。納米粒子與彈性體復合是目前值得研究與開發的新型復合材料體系。通過對聚氨酯-蒙脫土納米復合材料X射線衍射結果表明,蒙脫土以平均層間距不小于415nm的寬分布分散在聚氨酯基體中,蒙脫土中的硅酸鹽起到了隔熱作用,可以有效提高復合材料的耐熱性。利用聚氨酯彈性體和無機粒子納米的優異綜合性能,用溶膠凝膠法制備了聚氨酯彈性體納米復合材料。
實驗結果表明,納米SiO2的填加可明顯提高聚氨酯彈性體基體的力學性能,對其耐熱性能也有一定的改善。