Pu鏈段中芳環(huán)密度的增加使得鏈段剛性增大,分子間作用力增強,使得聚合物熱分解溫度提高。噁唑烷酮可以由異氰酸酯基與環(huán)氧基反應合成,其熱分解溫度達300℃以上。異氰脲酸酯環(huán)是異氰酸酯三聚反應產(chǎn)物,雜環(huán)上沒有不穩(wěn)定的氫原子以及酰胺基結(jié)構(gòu),使它具有較好的熱穩(wěn)定性。聚酰亞胺是由酸酐和二元胺反應縮聚生成的,它在空氣中的分解溫度為400~450℃,在N中的分解溫度為2400~500℃,將酰亞胺環(huán)引入聚氨酯材料后,硬段中C=O含量增加,增加—NH和C=O間氫鍵作用并減弱硬段—NH和軟段—O—間作用力,從而使硬段間的作用力加強、軟硬段間的氫鍵作用減弱,軟段相和硬段相之間的相容性變差,相分離程度增加,從而提高了聚氨酯的耐熱性。
盧冶等人通過本體聚合,合成一類新型的含雜萘類聯(lián)苯結(jié)構(gòu)的PU膠,其常溫剪切強度不低于20MPa,具有較高的T(170~200℃),在氮氣氛圍中250℃無失重,g10%熱失重溫度為300℃,而且具有較強的耐酸、耐水解性能。該膠粘劑適用于溫度較高的環(huán)境中。
莊嚴等人通過引入高耐熱性和耐水解性的結(jié)構(gòu)單元,提高分子的軟化點,合理控制中間體的指標等手段,提高PU膠的耐濕熱穩(wěn)定性。該膠粘劑可耐135℃高溫蒸煮。用其制作的復合包裝袋PET/Al/CPP內(nèi)裝經(jīng)135℃蒸煮40min,包裝袋仍完整無損。
Petrova研究了含硼烷PU膠,發(fā)現(xiàn)加熱到600℃時總質(zhì)量損失只有20%,而沒有加硼烷的PU膠質(zhì)量損失為80%。俄羅斯科學家采用卡硼烷對聚氨酯進行改性,制成了用于鋼、鈦合金、黃銅和鋼膠接的BK-20膠粘劑,使用溫度為500~800℃,最高可達800~1000℃。
添加填料
PU膠中添加合適的填料可以降低收縮應力和熱應力,從而提高其耐熱性。由于聚氨酯中有機和無機部分相互作用形成獨特的界面效應和協(xié)同作用,使得這種材料具有更高的熱和氧穩(wěn)定性。按有機相和無機相的相互作用關系可將混合聚氨酯分為2類:第1類是有機與無機相通過弱鍵如氫鍵、范德華力和靜電力相互作用,另一類則是有機相和無機相通過共價鍵結(jié)合。常用的填料有(如玻璃纖維、云母等)、粉末(如纖維素、二氧化硅、三氧化二鋁等)、片狀材料(如滑石)、塊狀材料(如重晶石)及納米粒子或功能納米粒子。
SebastianClauβ等在單組分PU膠中加入體積分數(shù)30%的白堊,膠接接頭的熱穩(wěn)定性明顯提高。B.S.Kim等分別用疏水和親水性基團改性的2種納米二氧化硅增強UV固化聚氨酯乳液,發(fā)現(xiàn)隨著納米二氧化硅加入量的增加,聚氨酯降解溫度尤其是硬段降解溫度增加。Lee等研究了水性聚氨酯/粘土納米復合材料,也發(fā)現(xiàn)體系中含有粘土越多其耐熱性就越高。
在聚氨酯膠粘劑的制備和使用過程中應充分了解其結(jié)構(gòu)與性能的關系,根據(jù)使用的目的和要求合理進行設計。目前,開發(fā)新型耐熱聚氨酯膠粘劑,研發(fā)新的合成技術(shù)、新的添加材料以及相應機理研究已成為聚氨酯研究的重點