4.3.1 弹性体制备
以数均分子量为4 000 g·mol-1、PDI为1.68、羟值为0.31 mmol·g-1的等摩尔比准理想无规BAMO-r-THF共聚醚为预聚物,六次甲基二异氰酸酯与水加成的无定形低聚物N-100(Mn为728 g·mol-1,官能度为3.87)为固化剂、二月桂酸二丁基锡(T12)为固化促进剂,固定异氰酸酯与羟基官能团摩尔比为1.0,按比例称取BAMO-r-THF共聚醚预聚物、固化剂N-100和催化剂T12,充分搅拌均匀。将混合物倒置于两块聚四氟乙烯模具中,50 ℃真空除气泡。其中,一块样品迅速冷却、置于密封袋中,在10 ℃恒温箱中固化10天;另一块样品置于50 ℃恒温箱中固化10天。
为确保不同固化温度所得弹性体化学交联网络结构,室温下以甲苯为溶剂,采用平衡溶胀法对其进行网络结构表征。图4-16是不同固化温度下所得BAMO-r-THF弹性体的平衡溶胀曲线。可以看出,经过400 min后,弹性体体积溶胀曲线达到平衡,低温10 ℃固化BAMO-r-THF共聚醚弹性体的平衡体积溶胀率为3.853,略高于常规50 ℃固化所得弹性体的体积平衡溶胀率3.645。依据Flory-Huggins理论,通过式(3-5)~式(3-9)可获得不同固化温度制备BAMO-r-THF共聚醚弹性体的网链表观平均分子量Mc和表观有效网链密度N0。
不同固化温度制备弹性体的网络结构参数如表4-9所示。固化温度为50 ℃时制得的弹性体的表观网链分子量和网链密度分别为3 576 g·mol-1、0.333 9 mmol·cm-3;10 ℃时分别为3 140 g·mol-1、0.380 3 mmol·cm-3。不同固化温度导致弹性体交联网络存在差异,原因可归结如下:
(1)较低的固化反应温度降低了BAMO-r-THF共聚醚端羟基与固化剂异氰酸酯的反应速率,使得低温交联反应完全程度略存不足。
图4-16 不同固化温度下BAMO-r-THF弹性体平衡溶胀曲线
(2)10 ℃时,BAMO-r-THF共聚醚链段运动能力减弱、体系黏度高,也不利于固化剂异氰酸酯与预聚物端羟基的反应。
基于以上两点,低温固化制得的BAMO-r-THF共聚醚弹性体交联网络较常规高温固化存在一定差异,不过两者差别不大。
表4-9 不同固化温度下制备的BAMO-r-THF弹性体网络结构参数