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聚脲的應(yīng)用
日期：2017-11-23 發(fā)布者：三和盛聚脲
聚脲的反應(yīng)注射成型(RIM)與噴涂聚脲 彈性體(SPUA) RIM技術(shù)是將兩種或兩種以上的高反應(yīng)性物料經(jīng)過激烈撞擊混合,注入密閉容器中進(jìn)行聚合、交聯(lián)、固化等一系列反應(yīng),同時在模具內(nèi)加工成制品。目前可采用RIM技術(shù)的主要聚合物有聚氨酯、尼龍、聚氨酯/聚脲、聚脲。采用RIM方法制備聚脲的原料為聚醚多胺、異氰酸酯及一些助劑。與RIM方法制備的其它聚合物相比,聚脲的反應(yīng)要來得迅速(5s),可以在200℃的高溫條件下保持穩(wěn)定,吸濕性可在反復(fù)浸水/凍結(jié)的操作下保持基本不變,而且RIM方法制備的聚脲材料的脫模性較好,在模具光滑的情況下甚至可以不使用脫模劑[14]。 噴涂聚脲彈性體技術(shù)是為適應(yīng)環(huán)保需求而研制開發(fā)的一種無溶劑、沒有污染的新型綠色施工技術(shù)[7] 。噴涂彈性體最早起源于20世紀(jì)70年代,初期噴涂的是聚氨酯彈性體(SPU),但這種體系容易與周圍的水汽、濕氣反應(yīng)形成二氧化碳,從而產(chǎn)生氣泡,影響彈性體的力學(xué)性能。由于聚脲在環(huán)境中的穩(wěn)定性,20世紀(jì)80年代美利堅合眾國Texaco公司已將其應(yīng)用于噴涂彈性體中。 異氰酸酯是有毒物質(zhì),因而在應(yīng)用中多用揮發(fā)性低、毒性小的MDI,
一般情況下將異氰酸酯預(yù)聚為半預(yù)聚體(異氰酸酯含量高于12%、低于25%),使得體系的黏度降低再噴涂。3.2 聚脲微膠囊 微膠囊是帶有保護(hù)性外殼,中心有一種或多種活性芯材的小顆粒。微膠囊的保護(hù)性外殼可以是自然或合成的聚合物,活性芯材通常是固態(tài)或液態(tài),但也有氣態(tài)物質(zhì)作為芯材的例子[3]。微膠囊外殼對芯材起到保護(hù)作用,使之不致在外界環(huán)境中失效,也可以使芯材材料緩慢釋放,起到持續(xù)作用的效果[7]。聚脲微膠囊多采用水包油的乳液體系(O/W),其中的油相本身為活性物質(zhì)或溶有活性物質(zhì),作為微膠囊的芯材,異氰酸酯和二胺的加入方法大多是先將異氰酸酯加到有機(jī)溶劑中形成有機(jī)溶液,再加到水中攪拌形成乳液體系,而二胺可先溶于水中后再加到乳液體系中。文獻(xiàn)報道的六亞甲基二異氰酸酯(HMDI)和EDA包裹擬除蟲菊酯殺蟲劑就是典型的O/W體系[15]。微膠囊的囊壁是異氰酸酯與二胺在乳液液滴和水的界面處聚合形成的。初始形成的齊聚物不溶于油相,于是在油水界面處聚集、生長,在油滴周圍形成單體層。之后繼續(xù)與水中的二胺和水分子反應(yīng)聚合成為高分子,并將油滴即芯材包裹起來,形成微膠囊。但聚脲微膠囊的制備并不只限于O/W體系,根據(jù)芯材的不同溶解性能,還可以有油包水(W/O)、油包油(O/O)體系。以溶有TDI的環(huán)己烷作為連續(xù)相,再溶入聚醚酰亞胺(PEI)制備聚脲微膠囊就是O/O體系的實例[16]。 3.3 氣相沉積聚合(VDP)法制備聚脲薄膜 聚脲薄膜在功能性聚合物膜中占有很重要的地位,可以實現(xiàn)表面結(jié)構(gòu)設(shè)計、表面高功能化等復(fù)雜的設(shè)計[17]。聚脲分子鏈之間存在有氫鍵,這一特點(diǎn)賦予了聚脲在成膜方面的優(yōu)良特性,使之均勻有序地聚合,形成致密的聚脲層[18]。聚脲的成膜方法有預(yù)先聚合涂覆成膜[19]、液態(tài)條件下噴涂反應(yīng)成膜(如SPUA技術(shù))、氣相沉積聚合(VDP)等。VDP方法是將反應(yīng)組分加熱氣化,在某種程度真空度下沉積于溫度相對較低的樣品之上并聚合成膜。
一般情況下將異氰酸酯預(yù)聚為半預(yù)聚體(異氰酸酯含量高于12%、低于25%),使得體系的黏度降低再噴涂。3.2 聚脲微膠囊 微膠囊是帶有保護(hù)性外殼,中心有一種或多種活性芯材的小顆粒。微膠囊的保護(hù)性外殼可以是自然或合成的聚合物,活性芯材通常是固態(tài)或液態(tài),但也有氣態(tài)物質(zhì)作為芯材的例子[3]。微膠囊外殼對芯材起到保護(hù)作用,使之不致在外界環(huán)境中失效,也可以使芯材材料緩慢釋放,起到持續(xù)作用的效果[7]。聚脲微膠囊多采用水包油的乳液體系(O/W),其中的油相本身為活性物質(zhì)或溶有活性物質(zhì),作為微膠囊的芯材,異氰酸酯和二胺的加入方法大多是先將異氰酸酯加到有機(jī)溶劑中形成有機(jī)溶液,再加到水中攪拌形成乳液體系,而二胺可先溶于水中后再加到乳液體系中。文獻(xiàn)報道的六亞甲基二異氰酸酯(HMDI)和EDA包裹擬除蟲菊酯殺蟲劑就是典型的O/W體系[15]。微膠囊的囊壁是異氰酸酯與二胺在乳液液滴和水的界面處聚合形成的。初始形成的齊聚物不溶于油相,于是在油水界面處聚集、生長,在油滴周圍形成單體層。之后繼續(xù)與水中的二胺和水分子反應(yīng)聚合成為高分子,并將油滴即芯材包裹起來,形成微膠囊。但聚脲微膠囊的制備并不只限于O/W體系,根據(jù)芯材的不同溶解性能,還可以有油包水(W/O)、油包油(O/O)體系。以溶有TDI的環(huán)己烷作為連續(xù)相,再溶入聚醚酰亞胺(PEI)制備聚脲微膠囊就是O/O體系的實例[16]。 3.3 氣相沉積聚合(VDP)法制備聚脲薄膜 聚脲薄膜在功能性聚合物膜中占有很重要的地位,可以實現(xiàn)表面結(jié)構(gòu)設(shè)計、表面高功能化等復(fù)雜的設(shè)計[17]。聚脲分子鏈之間存在有氫鍵,這一特點(diǎn)賦予了聚脲在成膜方面的優(yōu)良特性,使之均勻有序地聚合,形成致密的聚脲層[18]。聚脲的成膜方法有預(yù)先聚合涂覆成膜[19]、液態(tài)條件下噴涂反應(yīng)成膜(如SPUA技術(shù))、氣相沉積聚合(VDP)等。VDP方法是將反應(yīng)組分加熱氣化,在某種程度真空度下沉積于溫度相對較低的樣品之上并聚合成膜。
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