2. Účinnost 1,4-butandiolu jako prodlužovače řetězce
Abychom pochopili popularitu 1,{1}}butandiolu jako prodlužovače řetězce, je důležité rozpoznat efekt liché-sudé v polyuretanových meziproduktech.
Prvním kritériem pro účinný dioluretanový meziprodukt je linearita; druhým kritériem je, že ideálně obsahuje sudý počet atomů uhlíku (tj. počet skupin CH2 v opakujícím se řetězci).
Těsnění jednotlivých tvrdých a měkkých segmentů polyuretanů na molekulární úrovni prospívá celkovým výkonnostním vlastnostem výsledných elastomerů. U polyesterových polyolů a diolových prodlužovačů řetězce byl pozorován efekt lichého-sudého počtu uhlíků.
Například v adipátových polyesterových polyolech založených na diolech se sudým počtem atomů uhlíku (EG-2, BDO-4 a HDO-6) jsou body tání, teploty skelného přechodu a celkové výkonnostní vlastnosti jsou vyšší než u srovnatelných systémů založených na diolech s lichým počtem atomů uhlíku (PrDO-3 a PeDO-5).
Zvláště vynikající je vysoký stupeň krystalinity a entalpie taveniny (tj. teplo potřebné k roztavení krystalického tvrdého segmentu) v MDI-BDO tvrdých segmentech polyuretanu. Příklad naleznete v tabulce níže.
Entalpie taveniny pro MDI/diolové segmenty v polyuretanech na bázi BDO/adipát Polyester Polyol | ||
Diol v Hard Block | AH(J/g)-TM | TM°C |
NAPŘ | 0.9 | 175 |
1,3-CHOP | 0.4 | 145 |
BDO | 2.8 | 148 |
1,5-CHOP | 0.14 | 167 |
1,6-HDO | 0.69 | 156 |
(Zdroj)
Efekt liché-sudé je připisován krystalickému uspořádání tvrdého segmentu a vodíkové vazbě mezi sousedními molekulami uretanu.
U prodlužovačů řetězců se sudým číslem modelování ukázalo, že molekulární řetězce se lépe zarovnají a meziřetězcová vodíková vazba je usnadněna pomocí prodlužovačů řetězců, jako je BDO. To vede k příznivému oddělení fází mezi tvrdými a měkkými polymerními segmenty. Ve skutečnosti mnoho studií prokázalo, že vlastnosti polyuretanu jsou velmi závislé na rozsahu a dokonalosti této separace fází.
Zatímco ethylenglykol (EG) je také prodlužovač diolového řetězce se sudým počtem uhlíků, není dobrou alternativou k BDO.
Existují dvě nevýhody pozorované u EG: špatná mísitelnost s mnoha polyoly vedoucí k nevýhodám při zpracování a výkonu a polární povaha EG vedoucí ke snížení odolnosti proti hydrolýze.
Jinak je EG dobrým prodlužovačem řetězce a polyesterovým meziproduktem, který poskytuje polyuretany s dobrými mechanickými vlastnostmi.
3. Podmínky zpracování pro 1,4-butandiolové prodlužovače řetězce
Jako kapalný diol lze 1,4-butandiol použít jako prodlužovač řetězce při pokojové teplotě v MDI a alifatických diisokyanátových systémech.
Teplota zpracování a úrovně zatížení katalyzátoru ovlivňují dobu zpracovatelnosti systémů diol/MDI. Zatímco nekatalyzované systémy mohou mít dobu zpracovatelnosti 10–20 minut při 70 °C, zpracování při vyšších teplotách nebo použití katalyzátorů výrazně zkrátí dobu zpracovatelnosti. Cínové a titaničitanové katalyzátory se běžně používají ke zvýšení reakční rychlosti diolu s isokyanátem.
Kromě toho BDO mrzne při 20 °C (68 °F). Proto je důležité udržovat BDO nad bodem mrazu, aby se zabránilo krystalizaci v potrubích zařízení a separaci fází v B-Side formulaci.
BDO je také hygroskopický a vyžaduje údržbu v inertním prostředí, aby se zabránilo absorpci vlhkosti. Svým nízkým obsahem vlhkosti umožňuje BDO uretanové kvality zpracovatelům dobrou kontrolu stechiometrie tím, že se vyhýbá reakci H2O s isokyanáty a současnému uvolňování bublinek plynu CO2.