우레탄 등급 1,4-부탄디올(BDO/1,4-BDO)을 구별하는 특성-2

2. 사슬 연장제로서 1,4-부탄디올의 유효성

사슬 연장제로서 1,4-부탄디올의 인기를 이해하려면 폴리우레탄 중간체의 홀짝 효과를 인식하는 것이 중요합니다.

효과적인 디올 우레탄 중간체의 첫 번째 기준은 선형성입니다. 두 번째 기준은 이상적으로 짝수의 탄소 원자를 포함한다는 것입니다(즉, 반복 사슬에 있는 CH2 그룹의 수).

폴리우레탄의 개별 경질 및 연질 세그먼트의 분자 수준 체인 패킹은 생성된 엘라스토머의 전반적인 성능 특성에 이점을 줍니다. 폴리에스테르 폴리올과 디올 사슬 연장제의 경우 홀수-짝수 탄소수 효과가 관찰되었습니다.

예를 들어, 짝수의 탄소 원자를 갖는 디올(EG-2, BDO-4 및 HDO-6)을 기반으로 하는 아디페이트 폴리에스테르 폴리올에서 융점, 유리 전이 온도 및 전반적인 성능 특성은 홀수 개의 탄소 원자를 포함하는 디올(PrDO-3 및 PeDO{4}})을 기반으로 하는 유사한 시스템보다 높습니다.

특히 뛰어난 점은 폴리우레탄의 MDI-BDO 하드 세그먼트에서 높은 수준의 결정성과 용융 엔탈피(즉, 결정성 하드 세그먼트를 녹이는 데 필요한 열)입니다. 예를 보려면 아래 차트를 참조하세요.

(원천)

홀수 짝수 효과는 하드 세그먼트의 결정 패킹과 인접한 우레탄 분자 사이의 수소 결합에 기인합니다.

짝수 사슬 연장제의 경우 모델링에 따르면 분자 사슬이 더 잘 정렬되고 BDO와 같은 사슬 연장제를 사용하면 사슬 간 수소 결합이 촉진되는 것으로 나타났습니다. 이는 경질 중합체 세그먼트와 연질 중합체 세그먼트 사이의 유익한 상 분리를 유도합니다. 실제로 많은 연구에서는 폴리우레탄의 특성이 이러한 상 분리의 정도와 완벽함에 크게 좌우된다는 사실을 보여주었습니다.

에틸렌 글리콜(EG)도 짝수 탄소수 디올 사슬 연장제이지만 BDO의 좋은 대안은 아닙니다.

EG에는 두 가지 단점이 있습니다. 많은 폴리올과의 낮은 혼화성으로 인해 가공 및 성능이 저하되고, EG의 극성 특성으로 인해 내가수분해성이 감소한다는 것입니다.

그렇지 않으면 EG는 우수한 사슬 연장제이자 폴리에스테르 중간체로서 우수한 기계적 특성을 지닌 폴리우레탄을 제공합니다.

3. 1,4-부탄디올 사슬연장제의 가공조건

액체 디올인 1,4-부탄디올은 실온에서 MDI 및 지방족 디이소시아네이트 시스템에서 사슬 연장제로 사용할 수 있습니다.

처리 온도와 촉매 로딩 수준은 디올/MDI 시스템의 가사 시간에 영향을 미칩니다. 비촉매 시스템은 70°C에서 10~20분의 가사 시간을 가질 수 있지만 더 높은 온도에서 처리하거나 촉매를 사용하면 가사 시간이 크게 단축됩니다. 주석 및 티타네이트 촉매는 디올과 이소시아네이트의 반응 속도를 높이기 위해 일반적으로 사용됩니다.

또한 BDO는 20°C(68°F)에서 동결됩니다. 따라서 장비 라인의 결정화와 B-Side 제제의 상 분리를 방지하려면 BDO를 어는점 이상으로 유지하는 것이 중요합니다.

BDO는 또한 흡습성이 있으며 수분 흡수를 피하기 위해 불활성 환경에서 유지 관리가 필요합니다. 수분 함량이 낮은 우레탄 등급 BDO는 H2O와 이소시아네이트의 반응 및 그에 따른 CO2 기포 방출을 방지하여 가공업자가 화학양론을 잘 제어할 수 있도록 해줍니다.