2. Eficacitatea 1,4-Butandiolului ca prelungitor de lanț
Pentru a înțelege popularitatea 1,4-butandiolului ca prelungitor de lanț, este important să recunoaștem un efect impar-par al intermediarilor poliuretanici.
Primul criteriu pentru un intermediar dioluretan eficient este liniaritatea; al doilea criteriu este că în mod ideal conține un număr par de atomi de carbon (adică numărul de grupări CH2 din lanțul repetat).
Ambalarea în lanț la nivel molecular a segmentelor individuale dure și moi ale poliuretanilor beneficiază de proprietățile de performanță generale ale elastomerilor rezultați. Pentru poliolii de poliester și extindetorii de lanț diol, a fost observat un efect de număr de atomi de carbon par-impar.
De exemplu, în poliolii poliester adipați bazați pe dioli cu un număr par de atomi de carbon (EG-2, BDO-4 și HDO{-6), punctele de topire, temperaturile de tranziție sticloasă și proprietățile generale de performanță sunt mai mari decât sistemele comparabile bazate pe dioli cu un număr impar de atomi de carbon (PrDO-3 și PeDO-5).
Deosebit de remarcabil este gradul ridicat de cristalinitate și entalpia de topire (adică căldura necesară pentru a topi segmentul dur cristalin) în segmentele dure MDI-BDO ale unui poliuretan. Consultați graficul de mai jos pentru un exemplu.
Entalpia de topire pentru segmentele MDI/diol în poliuretani pe bază de poliester BDO/adipat | ||
Diol în Hard Block | ΔH(J/g)-TM | TM°C |
EG | 0.9 | 175 |
1,3-DOP | 0.4 | 145 |
BDO | 2.8 | 148 |
1,5-DOP | 0.14 | 167 |
1,6-HDO | 0.69 | 156 |
(Sursă)
Efectul impar-par este atribuit împachetării cristalelor segmentului dur și legăturilor de hidrogen dintre moleculele de uretan învecinate.
Pentru extensiile de lanț cu numere par, modelarea a arătat că lanțurile moleculare se aliniază mai bine, iar legarea de hidrogen între lanțuri este facilitată cu extensii de lanț precum BDO. Acest lucru conduce la separarea fazelor benefice dintre segmentele polimerice dure și moi. De fapt, multe studii au demonstrat că proprietățile unui poliuretan sunt foarte dependente de amploarea și perfecțiunea acestei separări de faze.
În timp ce etilenglicolul (EG) este, de asemenea, un prelungitor al lanțului diol cu număr par de carbon, nu este o alternativă bună la BDO.
Există două dezavantaje observate cu EG: miscibilitatea slabă cu mulți polioli care duce la dezavantaje de procesare și performanță și natura polară a EG care duce la o reducere a rezistenței la hidroliză.
În caz contrar, EG este un bun prelungitor de lanț și un intermediar poliester, oferind poliuretani cu proprietăți mecanice bune.
3. Condițiile de procesare pentru 1,4-Prelungitoare de lanț de butanediol
Ca diol lichid, 1,4-butandiolul poate fi folosit ca extintor de lanț la temperatura camerei în sistemele MDI și diizocianați alifatici.
Temperatura de procesare și nivelurile de încărcare a catalizatorului influențează durata de viață a sistemelor diol/MDI. În timp ce sistemele necatalizate pot avea o durată de viață de 10-20 de minute la 70°C, procesarea la temperaturi mai ridicate sau utilizarea catalizatorilor va reduce semnificativ durata de viață. Catalizatorii de staniu și titanat sunt utilizați în mod obișnuit pentru a crește viteza de reacție a diolului cu izocianatul.
În plus, BDO îngheață la 20°C (68°F). Prin urmare, este important să se mențină BDO peste punctul de îngheț pentru a evita cristalizarea în liniile de echipamente și separarea fazelor într-o formulare pentru partea B.
BDO este, de asemenea, higroscopic și necesită întreținere într-un mediu inert pentru a evita absorbția umidității. Datorită conținutului său scăzut de umiditate, BDO de calitate uretanică permite procesatorilor un control bun al stoichiometriei prin evitarea reacției H2O cu izocianați și eliberarea concomitentă de bule de gaz CO2.