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擴鏈系數和異氰酸酯指數

2021-10-14 1359

  擴鏈系數f是澆注型聚氨酯制備工藝中的一個常見術語。擴鏈系數是指擴鏈劑和交聯劑中的氨基和羥值總摩爾數(即當量數)與預聚體中異氰酸酯基摩爾數的比值,即活潑氫基團與NCO基的摩爾比值。如果固化劑體系中用到交聯劑, f就是擴鏈/交聯系數。

  異氰酸酯指數R是指反應體系中NCO基與(羥值+氨基)的摩爾比值。

  擴鏈系數與異氰酸酯指數成反比,即f×R=1。

  按照等當量反應原則,多異氰酸酯與多元醇(胺)反應,理論上1個氨基或者羥基與1個NCO基反應才能完全固化,此時的異氰酸酯指數或擴鏈系數就是1.0,但因預聚體用擴鏈劑固化時,擴鏈劑中可能會含微量水分,并且為了使120℃左右后熟化階段有多余的NCO基參與交聯反應,產生微量支化以改善聚氨酯彈性體的性能,一般來說讓NCO基稍過量,即擴鏈劑用量比理論計算所需的少一點,芳香族二胺如MOCA做固化劑時,因為MOCA含苯環,且反應生成的脲基易形成氫鍵,即使MOCA欠量(即實際用量比理論量少)也可以得到性能優良的彈性體,使得配方寬容度比二醇擴鏈體系的高,擴鏈系數通常在0.80~0.95之間,常采用0.90~0.95。

  對于采用醇類擴鏈劑和醇類交聯劑的中高溫固化聚氨酯彈性體體系,異氰酸酯指數范圍比胺固化體系的窄,一般在1.00~1.08范圍,如果異氰酸酯指數低于1.0,則聚氨酯分子量低,偏軟,強度也低;如果異氰酸酯指數高于1.1,可能因為物料的不平衡,短時間內分子量增長受影響,強度差,多余的異氰酸酯基會慢慢被空氣中的水分進一步固化。