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扩链系数和异氰酸酯指数

2021-10-14 720

  扩链系数f是浇注型聚氨酯制备工艺中的一个常见术语。扩链系数是指扩链剂和交联剂中的氨基和羟值总摩尔数(即当量数)与预聚体中异氰酸酯基摩尔数的比值,即活泼氢基团与NCO基的摩尔比值。如果固化剂体系中用到交联剂, f就是扩链/交联系数。

  异氰酸酯指数R是指反应体系中NCO基与(羟值+氨基)的摩尔比值。

  扩链系数与异氰酸酯指数成反比,即f×R=1。

  按照等当量反应原则,多异氰酸酯与多元醇(胺)反应,理论上1个氨基或者羟基与1个NCO基反应才能完全固化,此时的异氰酸酯指数或扩链系数就是1.0,但因预聚体用扩链剂固化时,扩链剂中可能会含微量水分,并且为了使120℃左右后熟化阶段有多余的NCO基参与交联反应,产生微量支化以改善聚氨酯弹性体的性能,一般来说让NCO基稍过量,即扩链剂用量比理论计算所需的少一点,芳香族二胺如MOCA做固化剂时,因为MOCA含苯环,且反应生成的脲基易形成氢键,即使MOCA欠量(即实际用量比理论量少)也可以得到性能优良的弹性体,使得配方宽容度比二醇扩链体系的高,扩链系数通常在0.80~0.95之间,常采用0.90~0.95。

  对于采用醇类扩链剂和醇类交联剂的中高温固化聚氨酯弹性体体系,异氰酸酯指数范围比胺固化体系的窄,一般在1.00~1.08范围,如果异氰酸酯指数低于1.0,则聚氨酯分子量低,偏软,强度也低;如果异氰酸酯指数高于1.1,可能因为物料的不平衡,短时间内分子量增长受影响,强度差,多余的异氰酸酯基会慢慢被空气中的水分进一步固化。