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shy12s

铁虫 (初入文坛)

[交流] 聚氨酯(TPU)为什么会有弹性?已有8人参与

聚氨酯(TPU)为什么会有弹性?各位大神能否为我解释下呢?
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12lubing

木虫 (正式写手)

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小木虫: 金币+0.5, 给个红包,谢谢回帖
zznjut: 金币+2, PEPI+1, 应助指数+1, 欢迎交流 2012-08-01 08:32:43
引用回帖:
4楼: Originally posted by pandaandy at 2012-07-31 21:44:38
弹性体的弹性来源于分子链拉伸过程中的熵变。
单纯用MDI和BDO做的PU的弹性并不好,因为氢键作用强,拉伸所做的功用来破坏氢键了,就没有什么剩下的功给熵了。
弹性好的PU应该还加了其他rubber链段在里面的,该rub ...

我不知道你为啥把热力学的熵变整出来做什么。
TPU弹性体是因为他的硬软段微相分离,造成的弹性体性能,硬段形成微区,分布在软段组成的基质中,当受到应力时,硬段起到骨架作用,分散到整个体系中。RUBBER是橡胶,PU是聚氨酯和醇组分或者氨组分(制备聚脲)反应制得。硬段在弹性链中起到物理交联的作用,在硬段的熔点以上时材料可以进行注射成型,在冷却时能够重新生成交联的硬段微区,这就是可塑性弹性体。
早期人们是研究SBS等嵌段共聚物,他们也具有弹性体的性能,因为他们微相分离,但是他们的化学可设计性没有聚氨酯强,后来转而研究TPU。见
C.S. Schollenberger, Polyurethan VC, a Virtually Crosslinked Elastomer, Rubber Chem. Technol., 35 (1962) 742.

Cooper, S. L.; Tobolsky, A. V., Properties of Linear Elastomeric Polyurethanes. J. Appl. Polym. Sci. 1966, 10, 1837-1844.
此外,氢键是造成微相分离的原因,但是不是一定有氢键才微相分离和弹性体性能,有人制备过没有氢键的聚氨酯,同样能微相分离
Harrell, L. L., Segmented Polyurethanes . Properties as a Function of Segment Size and Distribution. Macromolecules 1969, 2 (6), 607-&.
聚氨酯的氢键和聚脲的氢键也是不同的,聚氨酯是简单二维的,聚脲可形成三维,这也是为什么聚脲性能要好的原因了
而且氢键可能是硬段与硬段形成(微相分离),也可能与软段形成(微相混合),引出软段可能与硬段发生其他作用力。
Yilgor, E.; Yurtsever, E.; Yilgor, I., Hydrogen bonding and polyurethane morphology. II. Spectroscopic, thermal and crystallization behavior of polyether blends with 1,3-dimethylurea and a model urethane compound. Polymer 2002, 43 (24), 6561-6568.
Lee, H. S.; Wang, Y. K.; Hsu, S. L., Spectroscopic Analysis of Phase-Separation Behavior of Model Polyurethanes. Macromolecules 1987, 20 (9), 2089-2095.

[ Last edited by 12lubing on 2012-8-1 at 01:42 ]

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6楼2012-08-01 01:39:32
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12lubing

木虫 (正式写手)


小木虫: 金币+0.5, 给个红包,谢谢回帖
交联之后弹性不一定更好,和交联程度有关,比如已经凝胶的物质,可能是过于交联之后造成的,但是基本没有弹性,太脆了。你说的Flory-Huggins系数,以及你想说经典的热力学微相分离方程,都是在没有考虑氢键(以及偶极等强作用力)的情况下的理想模型,如果你要考虑氢键,这个模型还要进行修正,请看这篇经典综述,讲的是在有氢键下,对热力学的计算分析。
Coleman, M. M.; Painter, P. C., Hydrogen-Bonded Polymer Blends. Prog. Polym. Sci. 1995, 20 (1), 1-59.
氢键其实是个很矛盾的东西,如果存在氢键,材料的性能会提高,但是加工成型以及回收也会有问题,如脲键。
15楼2012-08-02 06:26:45
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