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脂肪族聚氨酯树脂的结构与特性

来源:      2025-5-30 8:17:38      点击:

脂肪族聚氨酯树脂(Aliphatic Polyurethane Resin)以六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)等脂肪族二异氰酸酯为原料,通过与多元醇(聚醚/聚酯型)聚合而成。其分子链中饱和C-C键结构赋予其卓越的耐候性(QUV老化3000h ΔE<2.0)和抗黄变性能(UV照射下无苯环降解),同时具备:

  • 高机械强度:拉伸强度>40MPa,断裂伸长率>300%;

  • 化学稳定性:耐酸碱(pH 2-12)、耐溶剂(二甲苯浸泡72h无溶胀);

  • 低温韧性:-40℃下仍保持柔韧性(邵氏硬度60-80A)。

关键合成工艺与技术突破

  1. 原料选择

    • 异氰酸酯:HDI三聚体(NCO含量21%-23%)平衡反应活性与储存稳定性;

    • 多元醇:聚四氢呋喃醚(PTMG)提供低温弹性,聚碳酸酯二醇(PCDL)增强耐水解性。

  2. 改性技术

    • 纳米复合:添加2%-5%改性纳米SiO₂提升耐磨性(Taber测试磨损量<5mg/1000转);

    • 有机硅共聚:引入PDMS链段(10%-15%)降低表面能(水接触角>110°)。

应用领域与典型案例

  1. 高端涂料

    • 汽车清漆(耐候性>10年)、风电叶片防护涂层(耐盐雾>3000h);

  2. 特种胶粘剂

    • 航天复合材料粘接(剪切强度>15MPa,使用温度-60℃至150℃);

  3. 生物医学

    • 医用导管/人工血管(通过ISO 10993生物相容性认证)。

未来研究方向

  • 绿色合成:开发非光气法工艺(如碳酸二甲酯路线);

  • 智能化响应:温敏/光敏型聚氨酯(相变温度可调范围30-80℃)。


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