2. Effektiviteten av 1,4-butandiol som kedjeförlängare
För att förstå populariteten av 1,4-butandiol som kedjeförlängare är det viktigt att känna igen en udda-jämn effekt i polyuretanintermediärer.
Det första kriteriet för en effektiv dioluretanmellanprodukt är linjäritet; det andra kriteriet är att det idealt innehåller ett jämnt antal kolatomer (dvs antalet CH2-grupper i den upprepade kedjan).
Kedjepackning på molekylär nivå av de individuella hårda och mjuka segmenten av polyuretaner gynnar de övergripande prestandaegenskaperna hos de resulterande elastomererna. För polyesterpolyoler och diolkedjeförlängare har en effekt med udda-jämna koltal observerats.
Till exempel, i adipatpolyesterpolyoler baserade på dioler med ett jämnt antal kolatomer (EG-2, BDO-4 och HDO-6), smältpunkterna, glasövergångstemperaturerna och övergripande prestandaegenskaper är högre än jämförbara system baserade på dioler med ett udda antal kolatomer (PrDO-3 och PeDO-5).
Särskilt enastående är den höga graden av kristallinitet och smältentalpi (dvs värme som krävs för att smälta det kristallina hårda segmentet) i hårda MDI-BDO-segment av en polyuretan. Se diagrammet nedan för ett exempel.
Smältentalpi för MDI/diolsegment i BDO/adipatpolyesterpolyolbaserade polyuretaner | ||
Diol i Hard Block | ΔH(J/g)-TM | TM°C |
TILL EXEMPEL | 0.9 | 175 |
1,3-PDO | 0.4 | 145 |
BDO | 2.8 | 148 |
1,5-PDO | 0.14 | 167 |
1,6-HDO | 0.69 | 156 |
(Källa)
Den udda-jämna effekten tillskrivs kristallpackningen av det hårda segmentet och vätebindning mellan angränsande uretanmolekyler.
För kedjeförlängare med jämna antal har modellering visat att molekylkedjorna ligger bättre i linje, och vätebindning mellan kedjor underlättas med kedjeförlängare som BDO. Detta driver den fördelaktiga fasseparationen mellan de hårda och mjuka polymersegmenten. Faktum är att många studier har visat att egenskaperna hos en polyuretan är mycket beroende av omfattningen och perfektionen av denna fasseparation.
Även om etylenglykol (EG) också är en kedjeförlängare för diol med jämnt antal kol, är det inte ett bra alternativ till BDO.
Det finns två nackdelar observerade med EG: dålig blandbarhet med många polyoler som leder till bearbetnings- och prestandanackdelar och den polära naturen hos EG som leder till en minskning av hydrolysresistensen.
I övrigt är EG en bra kedjeförlängare och polyestermellanprodukt, som ger polyuretaner med goda mekaniska egenskaper.
3. Behandlingsvillkoren för 1,4-Butanediol Chain Extenders
Som en flytande diol kan 1,4-butandiol användas som kedjeförlängare vid rumstemperatur i MDI- och alifatiska diisocyanatsystem.
Bearbetningstemperatur och katalysatorbelastningsnivåer påverkar livslängden för diol/MDI-system. Även om okatalyserade system kan ha en brukstid på 10–20 minuter vid 70°C, kommer bearbetning vid högre temperaturer eller användning av katalysatorer att minska brukstiden avsevärt. Tenn- och titanatkatalysatorer används vanligtvis för att öka reaktionshastigheten för diolen med isocyanatet.
Dessutom fryser BDO vid 20°C (68°F). Därför är det viktigt att hålla BDO över fryspunkten för att undvika kristallisation i utrustningslinjerna och fasseparation i en B-Side-formulering.
BDO är också hygroskopisk och kräver underhåll i en inert miljö för att undvika fuktupptagning. Med sin låga fukthalt tillåter uretankvalitet BDO processorer god kontroll över stökiometrin genom att undvika reaktionen av H2O med isocyanater och åtföljande frisättning av CO2-gasbubblor.