聚氨酯的形態(tài)結(jié)構(gòu)介紹

聚氨酯的性能，歸根結(jié)底受大分子鏈的形態(tài)結(jié)構(gòu)所影響。特別是聚氨酯彈性體材料，軟段和硬段的相分離對(duì)聚氨酯的性能至關(guān)重要，聚氨酯的獨(dú)特的柔韌性和寬范圍的物性可用兩相形態(tài)學(xué)來(lái)解釋。聚氨酯材料的性能在很大程度上取決于軟硬段的相結(jié)構(gòu)及微相分離程度。適度的相分離有利于改善聚合物的性能。

從微觀形態(tài)結(jié)構(gòu)看，在聚氨酯中，強(qiáng)極性和剛性的氨基甲酸酯基等基團(tuán)由于內(nèi)聚能大，分子間可以形成氫鍵，聚集在一起形成硬段微相區(qū)，室溫下這些微區(qū)呈玻璃態(tài)次晶或微晶；極性較弱的聚醚鏈段或聚酯等鏈段聚集在一起形成軟段相區(qū)。軟段和硬段雖然有一定的混溶，但硬段相區(qū)與軟段相區(qū)具有熱力學(xué)不相容性質(zhì)，導(dǎo)致產(chǎn)生微觀相分離，并且軟段微區(qū)及硬段微區(qū)表現(xiàn)出各自的玻璃化溫度。軟段相區(qū)主要影響材料的彈性及低溫性能。硬段之間的鏈段吸引力遠(yuǎn)大于軟段之間的鏈段吸引力，硬相不溶于軟相中，而是分布其中，形成一種不連續(xù)的微相結(jié)構(gòu)，常溫下在軟段中起物理交聯(lián)點(diǎn)的作用，并起增強(qiáng)作用。故硬段對(duì)材料的力學(xué)性能，特別是拉伸強(qiáng)度、硬度和耐撕裂強(qiáng)度具有重要影響。這就是聚氨酯彈性體中即使沒(méi)有化學(xué)交聯(lián)，常溫下也能顯示高強(qiáng)度、高彈性的原因。聚氨酯彈性體中能否發(fā)生微相分離、微相分離的程度、硬相在軟相中分布的均勻性都直接影響彈性體的力學(xué)性能。

實(shí)際上，前面提到的軟段、硬段分子結(jié)構(gòu)、分子量等因素也影響聚氨酯的相分離。例如，聚氧化丙烯型聚氨酯由于軟段的極性與硬段相差大，相分離明顯，溶解在軟段中的硬段少，即軟段中的“交聯(lián)點(diǎn)”少，也是強(qiáng)度比聚酯型聚氨酯差的原因之一。