聚脲彈性體的結(jié)構(gòu)與性能研究進(jìn)展

1、聚脲彈性體的結(jié)構(gòu)與性能爭(zhēng)辯進(jìn)展摘要：聚脲彈性體是為適應(yīng)環(huán)保需求而研制開(kāi)發(fā)的一種新型綠色材料。聚脲彈性體集多種功能于一身，全面突破了傳統(tǒng)環(huán)保型涂裝技術(shù)的局限。聚脲彈性體優(yōu)異的理化性能和良好的熱穩(wěn)定性使得其在美國(guó)、日本、西歐等發(fā)達(dá)國(guó)家的市場(chǎng)需求格外大。在中國(guó)，聚脲彈性體也開(kāi)頭得到了格外廣泛的應(yīng)用。但聚脲在國(guó)內(nèi)應(yīng)用的同時(shí)，質(zhì)量卻跟不上國(guó)外的步伐，因此對(duì)聚脲性能的爭(zhēng)辯就顯得尤為重要。本文重點(diǎn)爭(zhēng)辯了聚脲彈性體結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系。關(guān)鍵詞：聚脲；彈性體；結(jié)構(gòu)；性能Progress in the structure and performance of polyurea elastomerAbstract：

2、Polyurea elastomer is a new type of green materials developed to meet the environmental needs. Polyurea elastomer has many advantages and has totally broken through the limitations of environmental coating technology. The excellent Physical and chemical Properties as well as good thermal stability o

3、f Polyurea have made Polyurea elastomer have a great demand in the United States, Japan, Western Europe etc. In China, Polyurea elastomer is also beginning to have a wide range of applications. Though widely needed in our country, the quality of polyurea still fall behind foreign countries. So the r

4、esearch of polyureas property is particularly important. The relationship between structure and performance of Polyurea elastomer was our focus in the thesis. Key words: polyurea; elastomer; structure; performance1 引言聚脲材料具有較高的抗沖耐磨性、良好的防滲效果、耐腐蝕性強(qiáng)以及優(yōu)異的綜合力學(xué)性能，在國(guó)防、工民建及水利水電工程中得到了廣泛應(yīng)用。在這個(gè)技術(shù)領(lǐng)域中，最引人注目的是由聚氨酯

5、進(jìn)展而來(lái)的聚脲彈性體材料。聚脲彈性體是國(guó)外近20年來(lái)為適應(yīng)環(huán)保需求而研制開(kāi)發(fā)的一種新型綠色材料1。聚脲集塑料、橡膠、涂料、玻璃鋼多種功能于一身，全面突破了傳統(tǒng)環(huán)保型涂裝技術(shù)的局限2。聚脲彈性體材料一般是由高活性端氨基聚醚和多元胺擴(kuò)鏈劑與多異氰酸酯反應(yīng)制備而成，由于氨基與異氰酸酯基的反應(yīng)速度很快，不需要使用催化劑。如今市場(chǎng)上用來(lái)做聚脲彈性體的原料異氰酸酯一般都是MDI，而作為軟段的氨基化合物一般都是氨基聚醚。通過(guò)對(duì)聚脲彈性體合成工藝技術(shù)的不斷改進(jìn)，將把我國(guó)的聚氨酯、涂裝技術(shù)水平推向一個(gè)新階段。2 聚脲彈性體的合成與表征1976年，Rowton就在聚氨酯涂料的R組分中添加了Jefferson化學(xué)公

6、司的端氨基聚醚3，合成了聚氨酯脲，但其添加端氨基聚醚的目的是為了提高聚氨酯涂料在不平整基材表面的抗下陷性能，同時(shí)Rowton認(rèn)為端氨基聚醚與A組分異氰酸酯的反應(yīng)速度過(guò)快，難以在工程上進(jìn)行實(shí)際操作，不具備工程有用價(jià)值。1980年月中期，在Gusnler公司的協(xié)作下，Texaeo(現(xiàn)Huntsman公司)公司在化學(xué)家Primeaux4的帶領(lǐng)下，在其Austin的試驗(yàn)室，領(lǐng)先研發(fā)成功了聚脲噴涂涂料技術(shù)。Broekaert等5爭(zhēng)辯了異氰酸酯異構(gòu)體，高平均官能度異氰酸酯預(yù)聚體對(duì)聚脲涂料的固化速度、固化效果及涂層力學(xué)性能的影響，爭(zhēng)辯表明：高M(jìn)DI含量的異氰酸酯A組分會(huì)使涂料的凝膠時(shí)間有效降低，但同時(shí)卻使涂

7、層的拉伸強(qiáng)度和撕裂強(qiáng)度降低，通過(guò)Huntsman公司的技術(shù)對(duì)MDI改性后，可在延長(zhǎng)涂料凝膠時(shí)間的同時(shí)保持力學(xué)強(qiáng)度不下降；高平均官能度A組分制得的聚脲涂料力學(xué)性能不如低平均官能度A組分制得的聚脲涂料的主要緣由是高平均官能度A組分的粘度過(guò)高導(dǎo)致混合效果變差；假如能夠?qū)嵭泻线m技術(shù)降低高平均官能度A組分的粘度，可望在延長(zhǎng)凝膠時(shí)間的同時(shí)制得力學(xué)性能更加精彩的聚脲涂料。Lee等人6用4,4-二苯甲烷二異氰酸酯與Jefflamine-ED2001合成預(yù)聚物，再用3,5-二胺苯甲酸進(jìn)行擴(kuò)鏈合成了聚脲。文章用DMSO-d6溶劑并在室溫下用核磁氫譜表征了所合成聚脲的結(jié)構(gòu)，并指出脲鍵氫的化學(xué)位移在8.53ppm和5

8、.35ppm處。Yadav等人7用六亞甲基二異氰酸酯和己二胺在環(huán)己烷與水的混合液中合成了聚脲微膠囊，并用廣角X射線衍射分析聚脲微膠囊的結(jié)晶狀況，結(jié)果發(fā)覺(jué)在2q為20.0有一個(gè)強(qiáng)度比較小的漫散射峰，證明所合成的聚脲微膠囊有結(jié)晶存在，但結(jié)晶程度不大。在國(guó)內(nèi)，黃微波等人2進(jìn)行了大量關(guān)于噴涂聚脲的爭(zhēng)辯，并成功開(kāi)發(fā)了適應(yīng)于工業(yè)應(yīng)用的噴涂聚脲彈性體。郝敬梅等8通過(guò)冰乙酸和己二胺(HDA)反應(yīng)，合成一種新型的酞胺擴(kuò)鏈劑二乙酞己二胺(MHDA)，將HDA和MHDA分別與4,4-二苯基甲烷二異氰酸酯反應(yīng)，制備芳香族聚脲彈性體。與HDA擴(kuò)鏈劑合成的聚脲相比，由MHDA合成聚脲的反應(yīng)速率大大降低。文章還對(duì)所合成的聚

9、脲彈性體材料進(jìn)行了力學(xué)性能測(cè)試，用HDA擴(kuò)鏈劑合成的聚脲材料拉伸強(qiáng)度為19.3MPa，斷裂伸長(zhǎng)率為280%；用MHDA擴(kuò)鏈劑合成的聚脲材料拉伸強(qiáng)度為25.2MPa，斷裂伸長(zhǎng)率為360%。李雪蓮等人9以4,4-二苯甲烷二異氰酸酯和間苯二胺為預(yù)聚單體，N,N-二甲基乙酞胺(DMAc)為溶劑，經(jīng)兩步法溶液聚合制備了芳香族聚脲。文章接受IHNMR表征了聚脲樣品的化學(xué)結(jié)構(gòu)，指出與苯環(huán)相鄰的亞甲基氫的響應(yīng)峰在3.8ppm左右，在8.5ppm-8.7ppm之間的兩個(gè)響應(yīng)峰為脲鍵中NH鍵的響應(yīng)峰，對(duì)應(yīng)NH基團(tuán)在聚脲分子鏈中的兩種化學(xué)環(huán)境。苯環(huán)上氫的響應(yīng)峰在7.3ppm左右。文章還用TGA表征了材料的熱性能,并

10、指出所合成聚脲的最大分解速率處溫度為290。楊娟等人10通過(guò)丙烯腈和異佛爾酮二胺(IPDA)的加成反應(yīng)，合成了一種新型的二元仲胺擴(kuò)鏈劑(MIPDA)。將IPDA和MIPDA分別與異佛爾酮二異氰酸酯和端氨基聚醚反應(yīng)制備了脂肪族聚脲彈性體。文章接受FTIR對(duì)所合成的聚脲彈性體進(jìn)行了表征，并通過(guò)對(duì)FTIR譜圖的分析發(fā)覺(jué)反應(yīng)很完全，并且脲鍵上氫的氫鍵化程度很高。3 聚脲彈性體的結(jié)構(gòu)與性能聚脲彈性體的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單。它不僅有柔性鏈段和剛性鏈段，同時(shí)還有規(guī)整重復(fù)的脲基聯(lián)結(jié)鏈和其它聚合物化合物的聯(lián)結(jié)鏈段；它既有直鏈和支鏈，也還有交聯(lián)鍵；它不僅含有脲基，同時(shí)還含有大量的各種各樣的其它基團(tuán)和某些化合物聯(lián)結(jié)。除此之

11、外，各種聚脲彈性體在分子結(jié)構(gòu)，分子鍵的作用力，分子的聚集態(tài)和微相分別等方面，彼此間還有著很大的差異。正由于如此，聚脲彈性體所表現(xiàn)出來(lái)的性能必定是多種多樣的。只有了解和把握了某種聚脲彈性體的結(jié)構(gòu)，才有可能推斷出它的大致性能，確定它的大致使用的范圍。在充分了解聚脲彈性體結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系之后，就可能依據(jù)實(shí)際應(yīng)用中所需要的性能，來(lái)進(jìn)行聚脲彈性體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和合成工藝的配方。因此，爭(zhēng)辯與爭(zhēng)辯聚脲彈性體結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系的目的，就是要起到溝通聚脲彈性體的合成與應(yīng)用的橋梁作用。3.1 聚脲彈性體的化學(xué)基團(tuán)及其穩(wěn)定性由前面的制備過(guò)程可知，聚脲彈性體是一種含有較多亞甲基（-CH2-）、甲基（-CH3）、醚基（-O-）

12、、苯基（）、酰胺基（-CO-NH-）、脲基（-NH-CO-NH-）和縮二脲基（）等鏈段的高聚物。因此，這些基團(tuán)的物理化學(xué)性質(zhì)對(duì)聚脲彈性體的性能有很大的影響。例如，這些基團(tuán)的分子內(nèi)聚能越高，基團(tuán)的極性越大，分子間作用力越大，對(duì)聚脲彈性體的物理機(jī)械性能的影響也就越大，表3.1列出了部分基團(tuán)的內(nèi)聚能。表3.1 一些分子基團(tuán)及他們的內(nèi)聚能基團(tuán)分子內(nèi)聚能亞甲基（-CH2-）0.68苯基（）3.90醚基（-O-）1.00酰胺基（-CO-NH-）8.50一般來(lái)說(shuō)，芳環(huán)和脲基具有較強(qiáng)的分子間作用力，而醚基卻表現(xiàn)出相當(dāng)好的柔順性。醚基之所以具有較好的柔順性，是由于相鄰的亞甲基被醚的氧原子所分開(kāi)，被分開(kāi)的亞甲基上

13、的氫原子也被隔離較遠(yuǎn)，這樣便減弱了這兩個(gè)亞甲基的氫原子之間的相互排斥力，使得鍵的旋轉(zhuǎn)變得簡(jiǎn)潔的原因。所以，醚基的分子內(nèi)聚能(l.00)雖比亞甲基的(0.68)高，但聚醚的熔點(diǎn)僅僅在55-70的范圍，而聚乙烯的熔點(diǎn)卻高于110。另外，各基團(tuán)的熱分解穩(wěn)定性直接影響到聚脲彈性體的耐熱性能。熱穩(wěn)定性差的基團(tuán)簡(jiǎn)潔軟化或分解，這會(huì)明顯的降低聚脲彈性體的耐熱老化性能。Tobolsky等11人通過(guò)測(cè)定應(yīng)力松弛，爭(zhēng)辯了高聚物的流變性后提出，在聚脲彈性體中，各種基團(tuán)的穩(wěn)定性是按下列挨次依次下降的：醚>脲>縮二脲由此可見(jiàn)，聚脲彈性體在熱分解過(guò)程中，首先是縮二脲的交聯(lián)鍵斷裂，隨后是脲鍵的斷裂，最終是醚鍵的

14、斷裂。表3.2列出了一些基團(tuán)的熱分解溫度。表3.2 某些基團(tuán)的熱分解溫度基團(tuán)類(lèi)型熱分解溫度脲基（-NHCONH-）260縮二脲基（）144氨基甲酸酯基（-R-O-CO-NH-）24脲基甲酸酯基（）1463.2 聚脲彈性體的剛性和柔性及其微相分別聚脲彈性體分子鏈段的柔性，來(lái)自聚合物鏈段上各個(gè)鍵的自由旋轉(zhuǎn)性。高分子聚合物的鏈?zhǔn)怯蓭装僦翈浊€(gè)共價(jià)鍵所組成，它的s單鍵呈軸向?qū)ΨQ(chēng)分布，具有內(nèi)旋轉(zhuǎn)性。由于幾百至幾千個(gè)共價(jià)鍵都在各自不停的旋轉(zhuǎn)，長(zhǎng)長(zhǎng)的鏈段也會(huì)在空間不停的產(chǎn)生各種構(gòu)象。這樣，就使得高分子鏈成為一種不斷變化的彎彎曲曲的外形。這些高分子鏈纏繞在一起，就像一個(gè)雜亂的線團(tuán)，故又稱(chēng)為無(wú)規(guī)線團(tuán)。也由于單鍵

15、的內(nèi)旋轉(zhuǎn)頻率很高，所以，無(wú)規(guī)線團(tuán)的形態(tài)也變化的很快。它們時(shí)而卷曲收縮，時(shí)而又?jǐn)U張伸展，顯示出格外柔順的性能，這就是分子鏈段的柔順性。但是事實(shí)上，聚合物分子鏈段的內(nèi)旋轉(zhuǎn)性，并不是完全自由的，不同程度的受到分子鍵作用力和立體效應(yīng)等的限制。例如，某一聚合物，它的分子之間的作用力越大，分子主鏈上帶有的基團(tuán)結(jié)構(gòu)也很浩大時(shí)，則鏈段的旋轉(zhuǎn)勢(shì)壘也就越大，鏈段的柔性也就越小。所以，人們又把鏈段受到束縛而不易旋轉(zhuǎn)和不易發(fā)生構(gòu)象變化的狀態(tài)稱(chēng)之為剛性。含有較大柔性鏈段的聚合物，具有良好的彈性，較低的熔點(diǎn)和玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。屬于這一類(lèi)的有：含有醚基、硫醚基團(tuán)的聚合物等。含有較大剛性鏈段的聚合物，具有很高的強(qiáng)度、硬度、以及

16、低的彈性和溶脹性。屬于這一類(lèi)的有：含有芳核的聚合物和極性大的脲基的鏈段等。在聚脲彈性體聚集態(tài)結(jié)構(gòu)中，分子中的剛性鏈段，由于其內(nèi)聚能很大，彼此結(jié)合在一起，形成被稱(chēng)為微區(qū)的小單元，這些小單元的玻璃化溫度遠(yuǎn)高于室溫，在常溫下它們呈玻璃態(tài)、次晶或微晶，因此把它們稱(chēng)之為塑料相或硬段相。聚脲彈性體分子鏈中的柔性鏈段也聚集在一起，構(gòu)成聚脲的基質(zhì)或基體，由于其玻璃化溫度低于室溫，故稱(chēng)為橡膠相或軟段相。在聚脲彈性體的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)中，塑料相不溶于橡膠相，而是均勻分布在橡膠相中，起著彈性交聯(lián)點(diǎn)的作用，此現(xiàn)象稱(chēng)為微相分別。3.3 聚脲彈性體的機(jī)械強(qiáng)度聚脲彈性體在固體狀態(tài)下使用，在各種外力作用下所表現(xiàn)的機(jī)械強(qiáng)度是其使用性

17、能最重要的指標(biāo)。機(jī)械強(qiáng)度主要取決于化學(xué)結(jié)構(gòu)的規(guī)整性、大分子鏈的主價(jià)力、分子間的作用力，大分子鏈的柔韌性和上面所提到的微相分別。聚脲彈性體的結(jié)晶傾向越大，強(qiáng)度也趨向越大。凡是有利于結(jié)晶的因素，如分子的極性大、結(jié)構(gòu)規(guī)整、碳原子數(shù)為偶數(shù)、無(wú)側(cè)基支鏈等，都能提高彈性體的機(jī)械強(qiáng)度。但是，作為彈性體是在高彈狀態(tài)下使用的，不期望消滅結(jié)晶。這樣，就需要通過(guò)配方和工藝設(shè)計(jì)，在彈性和強(qiáng)度之間找到最佳平衡，使制備的聚脲彈性體在使用溫度下不結(jié)晶，具有良好的橡膠彈性，而在高度拉伸時(shí)能快速結(jié)晶，并且這種結(jié)晶的熔化溫度在室溫上下。當(dāng)外力解除后，該結(jié)晶馬上熔化。毫無(wú)疑問(wèn)，這種可逆性的結(jié)晶結(jié)構(gòu)對(duì)提高彈性體的機(jī)械強(qiáng)度是頗為有益的

18、。聚脲彈性體能否具有上述可逆結(jié)晶結(jié)構(gòu)，主要取決于軟鏈段的極性、分子量、分子間力和結(jié)構(gòu)的規(guī)整性。一般來(lái)說(shuō)，聚酯的分子極性和分子間力大于聚醚，所以聚酯型聚脲彈性體的機(jī)械強(qiáng)度大于聚醚型。聚烯烴型的極性很小，所以聚烯烴型聚脲彈性體的機(jī)械強(qiáng)度會(huì)比較低。軟鏈段中若引入側(cè)基，使大分子間的作用力減弱，會(huì)降低機(jī)械強(qiáng)度此外，軟段分子量對(duì)彈性體的機(jī)械強(qiáng)度也是有肯定影響的。硬鏈段的結(jié)構(gòu)對(duì)聚脲彈性體的機(jī)械性能也有直接的和間接的影響。通常，聚脲彈性體的硬鏈段由異氰酸酯和擴(kuò)鏈劑形成，它們都含強(qiáng)極性的化學(xué)結(jié)構(gòu)脲基和剛性的苯環(huán)。異氰酸酯中的浩大芳環(huán)對(duì)提高彈性體的強(qiáng)度起著很大的作用。異氰酸酯的芳環(huán)越浩大，由它所制備的彈性體的物理

19、機(jī)械強(qiáng)度越高。這是由于芳環(huán)越浩大，基團(tuán)的剛性越強(qiáng)。所以將浩大的芳環(huán)引入鏈段之中就能大大地加強(qiáng)彈性體的剛性。另外，也應(yīng)指出，由于芳環(huán)的過(guò)于浩大，就有較大的空間位阻效應(yīng)，阻礙著聚合物鏈的相互靠近和規(guī)整排列，從而鏈段不易結(jié)晶，從而使之具有較好的低溫存順性。Lin等12通過(guò)聚天冬氨酸酯、端氨基聚醚與脂肪族異氰酸酯六亞甲基二異氰酸酯三聚體/預(yù)聚物反應(yīng)，合成了純硬段聚脲和不同硬段含量的聚脲，并考察了硬段含量對(duì)聚脲動(dòng)態(tài)力學(xué)性質(zhì)和力學(xué)性質(zhì)的影響。材料的拉伸強(qiáng)度、模量和硬度隨著硬段增加而提高，彈性則隨之降低。此外，異氰酸酯上的取代基對(duì)聚脲彈性體的性能也有很大的影響。異氰酸酯上取代基會(huì)阻礙聚脲彈性體鏈段之間的相互

20、靠近，減弱了分子之間的作用力，鏈段不易結(jié)晶，從而使鏈的剛性減弱。Smith等13用異佛爾酮二胺(IPDA，結(jié)構(gòu)式如3-1)、乙二胺(EDA)和己二胺(HDA)三種擴(kuò)鏈劑合成了不同結(jié)構(gòu)的脂肪族聚氨酯脲和聚脲，并考察了擴(kuò)鏈劑對(duì)聚氨酯脲和聚脲形態(tài)結(jié)構(gòu)與性能的影響。爭(zhēng)辯結(jié)果表明，與EDA和HDA擴(kuò)鏈的聚氨酯脲和聚脲相比，IPDA擴(kuò)鏈的聚氨酯脲和聚脲中脲撥基的氫鍵化程度較低。 (3-1)除了化學(xué)結(jié)構(gòu)的影響外，在制備高聚物時(shí)，由于外界因素的影響，在材料的表面和內(nèi)部經(jīng)常會(huì)消滅微細(xì)的裂紋及氣泡雜質(zhì)等。材料受外力作用時(shí)，開(kāi)裂破壞往往從這些薄弱環(huán)節(jié)開(kāi)頭。這些裂紋用肉眼難于發(fā)覺(jué)，對(duì)著光才能看到像細(xì)絲般閃閃發(fā)光。消退

21、裂紋的重要途徑是消退材料的內(nèi)應(yīng)力。為此，在彈性體中經(jīng)常添加粉狀填料。這些填料與材料的相容性好，填料-粒子的活性表面與四周某些大分子形成次價(jià)交聯(lián)結(jié)構(gòu)。當(dāng)其中一條分子鏈?zhǔn)艿綉?yīng)力時(shí)，可通過(guò)交聯(lián)點(diǎn)將應(yīng)力分散傳遞到其它分子上。這樣就可削減應(yīng)力集中，延緩斷裂過(guò)程的發(fā)生，提高材料的機(jī)械強(qiáng)度。除了外加填料的補(bǔ)強(qiáng)作用外，在微相分別比較好的彈性體中，塑料微區(qū)所起的補(bǔ)強(qiáng)作用和外加填料的補(bǔ)強(qiáng)作用相像。塑性微區(qū)起兩種作用：一是起連接點(diǎn)作用(通過(guò)化學(xué)鍵連接到軟的基質(zhì)上)；二是作為填料顆粒，對(duì)軟的基質(zhì)起增加作用。用斷裂裂縫理論可以解釋聚脲彈性體的微相分別對(duì)拉伸強(qiáng)度的影響。依據(jù)此理論，在目前的加工條件下，彈性體的表面和內(nèi)部不

22、行避開(kāi)存在微小的裂縫(裂紋)和缺陷(如表面劃痕、微孔、微全雜質(zhì)、晶界和晶界面等)，彈性體在應(yīng)力的作用下，往往就是在這些薄弱環(huán)節(jié)開(kāi)頭斷裂。彈性體受應(yīng)力的作用而斷裂的過(guò)程，包含著下面的一些階段或過(guò)程。斷裂開(kāi)頭階段，即裂紋緩慢擴(kuò)展的階段和裂紋急劇擴(kuò)展，并達(dá)到某個(gè)不穩(wěn)定尺寸，最終導(dǎo)致彈性體斷裂的階段。在裂紋開(kāi)頭擴(kuò)展的階段，除了原有的微孔變形和原有的裂紋緩慢擴(kuò)展的過(guò)程以外，還可能產(chǎn)生新的微孔和新的裂紋，或使原有的裂紋轉(zhuǎn)變方向和分叉，這就導(dǎo)致了因應(yīng)力的作用而積聚起來(lái)的能量分散，延緩了彈性體的斷裂，有利于強(qiáng)度的提高。發(fā)生微相分別的彈性體形成了許很多多的塑性微區(qū)，這些塑性微區(qū)的存在使緩慢擴(kuò)展的裂紋頂端形成弧形

23、，避開(kāi)了應(yīng)力集中。當(dāng)擴(kuò)展的裂紋遇到塑性微區(qū)時(shí)，在應(yīng)力作用下積聚起來(lái)的能量可使微區(qū)本身發(fā)生塑性變形，從而消耗了大量的能量。擴(kuò)展的裂縫遇到塑性微區(qū)的抵制時(shí)，裂縫很可能分叉或轉(zhuǎn)變方向，從而改善了受力樣品的受力狀態(tài)，使應(yīng)力分散。這些都是發(fā)生微相分別的彈性體有很高的拉伸強(qiáng)度的根本緣由。Stanford 14分別用BDO(結(jié)構(gòu)式如3-2)，BDA(結(jié)構(gòu)式如式3-3)，4，4-二苯基甲烷二胺(MDA，結(jié)構(gòu)式如3-4)，TEMDA(結(jié)構(gòu)式如3-5)和DETDA(結(jié)構(gòu)式如3-6)五種擴(kuò)鏈劑合成了基于MDI和端氨基聚醚的聚脲。他們的爭(zhēng)辯指出，相界面的脲鍵對(duì)分子量分布的高分子量部分有影響，會(huì)導(dǎo)致多分散性系數(shù)Z值偏大

24、。相界面的鍵的性質(zhì)對(duì)楊氏模量的影響很大，試樣力學(xué)性能的測(cè)定結(jié)果表明，相界面是脲鍵的體系的楊氏模量均高于相界面是氨酯鍵的體系。相界面的脲鍵對(duì)動(dòng)態(tài)剪切模量的影響也很大，硬段微區(qū)和軟段微區(qū)的相界面假如是脲鍵，則會(huì)大大增加其動(dòng)態(tài)剪切模量。這五種不同擴(kuò)鏈劑的聚脲的相分別挨次為：DETDA>TEMDA>BDA>MDA>BDO。 (3-2) (3-3) (3-4) (3-5) (3-6)3.4 聚脲彈性體的其他性能15從分子結(jié)構(gòu)上可以看出，脲基呈現(xiàn)以-CO-基團(tuán)為中心的幾何對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，相比聚氨酯材料的氨基甲酸酯基更穩(wěn)定，所以聚脲材料的耐老化、耐化學(xué)介質(zhì)、耐磨、耐核輻射和耐高溫等綜合性能

25、優(yōu)于聚氨酯材料。下面列出了聚脲彈性體的一些優(yōu)良性能：(1)附著力強(qiáng)。聚脲彈性體材料在鋼、混凝土和鋁材等基材表面均具有良好附著力。(2)耐交變溫度性能。聚脲彈性體材料具有格外優(yōu)異的彈性和低溫存韌性，用它完全能夠愛(ài)護(hù)橡膠和鋼結(jié)構(gòu)組成的簡(jiǎn)單邊界體系，確保在溫度猛烈變化的狀況下，兩種線膨脹系數(shù)完全不同的復(fù)合材料之間，不會(huì)產(chǎn)生開(kāi)裂和脫落現(xiàn)象。(3)耐磨性能。聚脲彈性體被稱(chēng)為耐磨橡膠，具有優(yōu)異的耐磨性，其耐磨性能是碳鋼的10倍，是環(huán)氧樹(shù)脂的3-5倍。(4)耐疲憊破壞性好。(5)耐交變壓力性能。(6)耐空泡腐蝕性能好。(7)耐介質(zhì)性能。聚脲彈性體有格外好的耐化學(xué)腐蝕性能和耐油性能，可長(zhǎng)期在戶外使用。(8)耐

26、浸泡性能。能夠耐水、油的長(zhǎng)期浸泡。(9)戶外耐老化性能。由于聚脲特定的分子結(jié)構(gòu)以及體系中不含催化劑，所以聚脲表現(xiàn)出優(yōu)異的耐老化性能。(10)耐輻射性能。聚脲擁有優(yōu)秀的耐紫外老化性能和耐核輻射性能。(11)耐海洋環(huán)境性能好。4 展望聚脲在實(shí)際生活中多用為防腐防水材料和涂料，結(jié)合防腐防水材料和涂料的應(yīng)用性能來(lái)對(duì)聚脲進(jìn)行爭(zhēng)辯，針對(duì)性的對(duì)聚脲的應(yīng)用性能進(jìn)行改進(jìn)，對(duì)聚脲的工業(yè)應(yīng)用具有更重要的意義。隨著新型原材料和新型設(shè)備的消滅，聚脲彈性體作為一種環(huán)保綠色防護(hù)涂層必將越來(lái)越多的應(yīng)用于基礎(chǔ)建設(shè)和國(guó)民生活中。參考文獻(xiàn)1D J Primeaux. A study of polyurea spray elasto

27、mer systemJ. High Solid Coatings, 1994, 15: 2-6. 2黃微波. 噴涂聚脲彈性體技術(shù)概況J. 上海涂料，2006，44(1)：29-31.3Rowton, R Le. Polyurethane elastomers having improved sag resistanceP. USP: 3979364, 1977.4Primeaux, J Dudley: Sprayable polyurea elastomer made from reaction of isocyanate compound with amine terminated poly

28、ether and di(methylthio)toluene diamine and diethytoluene diamine chain extendersP.USP: 5124426, 1922.5M Broekaert, W Pille-Wolf. The influence of isomer composition and functionality on the final properties od aromatic polyureas pray coatingC. Proceedings of the Urea 2000 Conference, 2000 6S Lee, C Chen, C Wang. Conductivity and Characterization of Polyurea Electrolytes with Carboxylic AcidJ. Journal of Polymer Science: Part A: Polymer Chemistry, 2003,41: 4007-40167S K