創(chuàng)作者：哆瑞咪稀

記得當(dāng)年化學(xué)老師經(jīng)常掛嘴邊的一句話就是結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，尤其我的高中化學(xué)老師，謝謝她的念叨讓我記牢了這句話，真的很感謝她，讓我能更容易的理解這個(gè)世界，甚至堅(jiān)信沒有付出就沒有收獲。同樣在聚氨酯應(yīng)用里面，也是遵循著結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)這一基本化學(xué)原理的，和我思故我在殊途而同歸。?

我們依然站在別人的肩膀上大概介紹介紹就好了，主要從微相分離方面或海島結(jié)構(gòu)上來(lái)概括。這里面有兩個(gè)概念，一個(gè)叫作硬段一個(gè)叫作軟段，它們是兩個(gè)相對(duì)的概念，在聚氨酯材料中，硬段一般是指異氰酸酯部分，軟段則為低聚物聚醚聚酯部分；若材料只有聚醚和聚酯組成的話，聚醚為軟段聚酯為硬段。很顯然這里的硬軟是相對(duì)的，或者說(shuō)是為了讓我們更容易理解材料的存在形態(tài)當(dāng)初的發(fā)現(xiàn)者所引入的概念，硬段和軟段的本質(zhì)是對(duì)分子鏈段運(yùn)動(dòng)能力的描述，硬的運(yùn)動(dòng)難，改變分子構(gòu)象需要比軟的更多的能量，硬或者軟本身沒有什么好壞，人們根據(jù)產(chǎn)品的最終用途來(lái)選擇合適的硬軟比例，這也是彈性的來(lái)源。如果非要分出高低的話，我也是比較贊成老子的觀點(diǎn)的，他老人家說(shuō)新生的總是好的更有魅力的，比如小寶寶多么軟綿綿而老人則渾身硬一些，聚氨酯有如此廣泛的應(yīng)用很多是歸功于聚醚的發(fā)展，所以我個(gè)人覺得軟段會(huì)更為有用一些吧。

異氰酸酯作為硬段主要影響聚氨酯材料的耐溫性質(zhì)，當(dāng)然脂肪族或芳香族又直接影響其耐候性或耐黃變性，異氰酸酯方面目前最耐溫的應(yīng)該是PPDI，也就是對(duì)苯二異氰酸酯，因?yàn)樗Y(jié)構(gòu)對(duì)稱更容易結(jié)晶也因此有更高的熔點(diǎn)而更耐溫，是最終聚合物的融熔點(diǎn)，單體PPDI本身的熔點(diǎn)是一定的。凡是相對(duì)聚醚鏈節(jié)不容易運(yùn)動(dòng)，或具備一定的剛性或極性的分子在聚氨酯材料中都可以扮演硬段的角色，比如我們防水材料彈性體材料及運(yùn)動(dòng)鋪設(shè)材料中的MOCA固化劑也是被劃分為硬段的，因?yàn)樗鼈円策€有苯環(huán)，氨基縮合后本身的內(nèi)聚能也比醚鍵更為僵硬不容易運(yùn)動(dòng)。另外再提下，PPDI的聚酯型聚合物會(huì)比PPDI聚醚型的聚合物更耐溫，而MDI型的聚酯和PPDI的聚醚型PK的話，就要以實(shí)驗(yàn)為準(zhǔn)了，要具體要用的那種MDI和哪種聚酯哪種聚醚及合成工藝后，才能做大概的推測(cè)。化學(xué)是實(shí)驗(yàn)科學(xué)么，您不也是一位實(shí)驗(yàn)室的合成高手嗎？經(jīng)常為老公或者家人下廚燒可口飯菜出來(lái)。說(shuō)到耐高溫，我們?cè)俣嗾f(shuō)幾句耐低溫，聚氨酯材料一般在零下20度的時(shí)候就喪失了彈性，要改善這一情況通常情況下除了采用合適的聚醚如四氫呋喃外，還需要在鏈段中嵌入一定的更為柔順的鏈節(jié)，如有機(jī)硅材料，可以是普通的羥基硅油或改性的羥基硅油即羥基直接連接在碳上而非硅上的低聚物，一切根據(jù)具體的配方及應(yīng)用來(lái)選擇合適的性價(jià)比。

下面我們?cè)僬f(shuō)一說(shuō)軟段，也就是通常的聚醚部分，軟段也是聚氨酯材料的主材料，任何一個(gè)海域島嶼是不多的，而海水占有更多的空間和比例，這也和老子的以無(wú)為用相吻合，老子舉例說(shuō)你看一間房子，真正對(duì)我們有用的是四面墻壁內(nèi)的空間為我們所用，而非墻壁本身，因此聚醚部分決定著聚氨酯很多的性質(zhì)，如結(jié)晶性、強(qiáng)度、彈性、耐水解、耐油性及耐磨等。結(jié)晶意味著對(duì)稱，意味著你看上去很帥，五官長(zhǎng)的好，看上去更和諧，也意味著對(duì)制品的性能是有一定提升的，不過(guò)卻和透明性是相反的，也意味著耐低溫的損失，所以合適的才是我們所追求的，具體到每一個(gè)產(chǎn)品也是先要找到成功之母失敗多次后才能大致確定這個(gè)合適的點(diǎn)出來(lái)，看吧，化學(xué)就是實(shí)驗(yàn)科學(xué)，不做實(shí)驗(yàn)就是空談?wù)`國(guó)，還不如去炒房。聚醚本身已經(jīng)有很多品種了，再加上聚酯的話那就更多了，我也不是全部了解，就拿PPG和PEG這兩個(gè)大概說(shuō)說(shuō)，PPG就是常見的CASE聚醚，這里的P是代表環(huán)氧丙烷，PEG是海綿發(fā)泡用的聚醚，喜歡叫白料的兄弟更多，都是衍生出來(lái)的或接枝改性的低聚物，這里的E指的是環(huán)氧乙烷，其他的字母都一樣意義，這兩個(gè)聚醚意味著它們開環(huán)聚合時(shí)的原料是不一樣的，一個(gè)是用丙烯氧化為環(huán)氧丙烷，一個(gè)是用乙烯氧化為環(huán)氧乙烷，丙烯和乙烯基本上都是石油里來(lái)的，這兩者是個(gè)圓圈分別被割開成為線條，N個(gè)線條弄到一起成為一定分子量的聚醚，N也就是所謂的聚合度了，端位為羥基，也就被稱為聚醚多元醇了。要注意的是，這兩個(gè)線條是不一樣的，PEG可以看成一條筆直的線條，而PPG則在線條的某一位置又生出一條小的線條，也就是側(cè)基甲基，很明顯它們的結(jié)構(gòu)是不同的，另外在催化聚合的時(shí)候和羥基連接的碳會(huì)喜歡這個(gè)小線條，很多時(shí)候都要讓這個(gè)小線條挨住自己，而PEG根本沒有這個(gè)小線頭，再怎么喜歡也很難拉一個(gè)小線條過(guò)來(lái)，當(dāng)然由于乙烯本身的純度及氧化乙烯的本身?xiàng)l件也會(huì)出現(xiàn)一些其他的更小線頭也是可能的，不過(guò)這影響不了大局。正是由于這個(gè)小線頭，羥基又被分為伯仲羥基了，沒有小線頭的，就是老大，稱為伯羥基，活性也更高，雖然其電負(fù)性在聚氨酯中是不利的，但其沒有位阻更容易被接觸到，也更容易作為給電子角色與NCO反應(yīng)，而仲羥基由于小線頭的位阻，雖然甲基稀釋了氧原子的電負(fù)性但在整體PK中也干不過(guò)老大PEG，這些都是由于其結(jié)構(gòu)不同導(dǎo)致的，而更為重要的導(dǎo)致的不同性質(zhì)上，PEG由于相似相容其更容易親水，而海綿通常是有水用來(lái)發(fā)泡及固化的。通過(guò)上面的對(duì)比，我們明顯看到PPG沒有PEG容易結(jié)晶，確會(huì)更具有熵彈性，而PEG由于親水明顯是不耐水解的，不過(guò)耐熱要比PPG要好一些，耐磨及機(jī)械強(qiáng)度亦如是，當(dāng)然這還要看看和其配合的硬段情況及硬段軟段的相互纏綿情況也就是微相分離的程度，總之軟段的貢獻(xiàn)是主要的，老子先生就喜歡軟軟的，我也是哦，你呢！

除了這些不同的結(jié)構(gòu)導(dǎo)致不同的性質(zhì)外，氫鍵行為也是影響聚氨酯性質(zhì)的一個(gè)重要方面，氫鍵又是作為一種可逆的，或者說(shuō)可以自我修復(fù)的連接，本身強(qiáng)度雖然不如化學(xué)力那么給力，可數(shù)量眾多的氫鍵也能決定材料的很多宏觀性質(zhì)，如耐磨、溶解性及表面性能，而氫鍵也根據(jù)材料的使用環(huán)境有關(guān)，受到溫度及酸堿性的影響，具體數(shù)據(jù)沒有，希望大家可以補(bǔ)充，謝謝。