什么是聚氨酯材料？聚氨酯的性能特点及成型加工

日本三菱重工业公司于1988年开发的形状记忆PUR是由异氰酸酯、多元醇和扩链剂三种单体原料聚合而成的含有部分结晶的线型聚合物。故一般聚氨酯是由低玻璃化转变温度的软段和高玻璃化转变温度的硬段组成。作为硬段的氨基甲酸酯链段聚集体由于其分子间强的氢键力的作用而具有较高的Tg，而软段一般由线型脂肪族聚醚或聚酯组成，其Tg很低，由于聚氨酯分子结构的异同性，产生分子间的相分离，而利用两相间玻璃化温度的差别使大分子聚集体在一定温度下具有形状记忆功能成为可能。作为形状记忆材料，软段区结晶和高于室温的熔点以及硬段微区的形成是必要的。以往人们研究聚氨酯嵌段共聚物侧重于其热塑性弹性行为，尽量避免软段区结晶，这样的共聚物是不具有形状记忆功能的。要得到形状记忆聚氨酯材料，软段区应具有良好的结晶性。软段分子量较低时不结晶，只有分子量超过某一临界值，软段结晶度才迅速增加，然后趋于平缓。因此聚氨酯软段的分子量必须超过这一临界值，才能具有形状记忆功能。聚氨酯具有形状记忆功能的另一个必要条件是硬段聚集成微区起物理交联点的作用。尽管软段有较大的分子量，但当聚氨酯中硬段含量高于一定值时，仍可聚集成微区并形成较为完善的物理交联网络，在此临界值以下，难以形成完善的物理交联网络，因此不具有形状记忆特征。聚氨酯与一般TMP相比，玻璃化转变温度易调节，即通过调节组分种类、含量和比例，可获得具有不同临界记忆温度的聚氨酯材料。调节范围在-30～70 ℃范围内变化，若将Tg设定在室温范围，则制成室温形状记忆聚氨酯。由于分子链为直链结构，具有热塑性，因此可通过注射、挤出和吹塑等方法加工成型。此外，该TSMP还具有质轻、价廉、着色容易、形变量大等特点，耐候性和重复形变效果亦较好。另据报道，日本三洋化成工业公司也开发了一类液态PUR系列SMP，分为热固性和热塑性两大类。除加工成片材及薄膜外，还可通过注射成型加工成各种形状，将形变后的制品加热至40～90 ℃，又可回复到原来的形状。