ВЛИЯНИЕ СТРУКТУРЫ УДЛИНИТЕЛЯ ЦЕПИ И РАЗМЕРА ЖЕСТКОГО БЛОКА НА СТРУКТУРУ И СВОЙСТВА СЛОЖНОЭФИРНЫХ УРЕТАНОВЫХ ТЕРМОЭЛАСТОПЛАСТОВ КОНСТРУКЦИОННОГО НАЗНАЧЕНИЯ
Аннотация
Рассмотрено влияние структуры удлинителя цепи и размера жесткого блока на свойства уретановых термоэластопластов, полученных на основе олигобутиленгликольадипината молекулярной массы 1800 и 4,4'-дифенилметандиизоцианата. В качестве удлинителей цепи использовали ароматический диол - 2,2-бис-[4-(2-гидроксиэтокси)-фенил]-пропан и алифатический диол – 1,4-бутандиол. Синтез термоэластопластов осуществляли при общем мольном соотношении [NCO]/[OH] = 1, что обеспечивало получение линейных полимеров с концевыми гидроксильной и изоцианатной группами. При этом в рецептурах предусматривалась вариация размера диолуретанового жесткого блока за счет изменения мольного соотношения [диизоцианат]/[удлинитель цепи] = 2-3/1-2. Рентгеноструктурный анализ показал, что образцы, полученные с использованием ароматического диола, являются аморфными, в то время как применение алифатического диола приводит к формированию аморфнокристаллических термоэластопластов. Отсутствие у образцов кристаллической фазы связано с введением в их жесткий блок ароматических ядер, метильных групп в виде боковых ответвлений и гибких простых эфирных связей за счет использования 2,2-бис-[4-(2-гидроксиэтокси)-фенил]-пропана. В результате уменьшается степень фазового разделения, увеличивается совместимость фаз и улучшается способность полимера к упругому восстановлению. Использование 1,4-бутандиола приводит к формированию более упорядоченной структуры полимера, что способствует кристаллизации олигоэфирного блока. Установлено, что замена алифатического удлинителя цепи на ароматический приводит к получению низкомодульных термоэластопластов, уменьшению значений их твердости, отсутствию остаточных деформаций после снятия нагрузки, к незначительному снижению прочности, а также к повышению термоустойчивости. Увеличение протяженности жесткого блока приводит к повышению модуля упругости, прочности и твердости материала.
Для цитирования:
Бакирова И.Н., Минеева Т.А. Влияние структуры удлинителя цепи и размера жесткого блока на структуру и свойства сложноэфирных уретановых термоэластопластов конструкционного назначения. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2025. Т. 68. Вып. 6. С. 117-125. DOI: 10.6060/ivkkt.20256806.7192.
Литература
Akindoyo J.O., Beg M.D., Ghazali S., Islam M.R., Jeyaratnama N., Yuvarajc A.R. Polyurethane types, syn-thesis and applications – a review. RSC Adv. 2016. V. 115. P. 113820-114968. DOI: 10.1039/C6RA14525F.
Gama N.V., Ferreira A., Barros-Timmons A. Polyurethane Foams: Past, Present, and Future. Materials. 2018. V. 11. N 10. 1841. DOI: 10.3390/ma11101841.
Panov Yu.Т., Еrmolaeva Е.V., Chizhova L.А. Effect of fillers on the characteristics of single-component sealants based on si lylated polyurethanes. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2023. V. 66. N 9. P. 110-115 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20236609.6804.
Bakirova I.N., Burylina V.A. Synthesis of a Polyurethane Hot-Melt Adhesive Based on Hydroxypropylated Diphe-nylolpropane and Properties of Adhesive Joints Based on It. Polym. Sci., Ser. D. 2023. V. 16. N 3. P. 736–741. DOI: 10.1134/S1995421223030048.
Sonnenschein M.F. Polyurethanes: science, technology, markets and trends. Hoboken: John Wiley & Sons, Inc. 2015. 440 p. DOI: 10.1002/9781118901274.
Datta J., Kasprzyk P. Thermoplastic polyurethanes derived from petrochemical or renewable resources: A comprehensive review. Polym. Eng. Sci. 2018. V. 58. N S1. P. E14-E35. DOI: 10.1002/pen.24633.
Choi J., Jang J.U., Yin W.B., Lee B., Lee K.J. Synthesis of highly functionalized thermoplastic polyurethanes and their potential applications. Polymer. 2017. V. 116. P. 287-294. DOI: 10.1016/j.polymer.2017.03.083.
Gorbunova M.A., Anokhin D.V., Badamshina E.R. Recent advances in the synthesis and application of thermo-plastic semicrystalline shape memory polyurethanes. Polym. Sci., Ser. B. 2020. V. 62. P. 427-450. DOI: 10.1134/S1560090420050073.
Bonab V.S., Ica Manas-Zloczowe I. Revisiting thermo-plastic polyurethane, from composition to morphology and properties. J. Polym. Sci. Part B: Polym. Phys. 2017. V. 55. N 20. P. 1553-1564. DOI: 10.1002/polb.24413.
Prisacariu C. Polyurethane elastomers: from morphology to mechanical aspects. Springer Science & Business Media. 2011. 255 p. DOI: 10.1007/978-3-7091-0514-6.
Wu C.-H., Huang Y.-C., Chen W.-L., Lin Y.-Y., Dai S. A., Tung S.-H., Jeng R.-J. Sizedependent phase separation and thermomechanical properties of thermoplastic polyure-thanes. Polymer. 2020. V. 210. P. 123075. DOI: 10.1016/j.polymer.2020.123075.
Russo Р., Lavorgna M., Piscitelli F., Acierno D., Maio L. Di. Thermoplastic polyurethane films reinforced with carbon nanotubes: The effect of processing on the structure and mechanical properties. Eur. Polym. J. 2013. V. 49. N 2. P. 379-388. DOI: 10.1016/j.eurpolymj.2012.11.008.
Qi H.J., Boyce M.C. Stress–strain behavior of thermoplastic polyurethanes. Mech. Maters. 2005. V. 37. N 8. P. 817-839. DOI: 10.1016/j.mechmat.2004.08.001.
Jiang S., Guo Z., Yuan C., Liu A., Bai X. Study on the tribological properties of modified polyurethane material for water-lubricated stern bearing. J. Appl. Polym. Sci. 2018. V. 135. N 22. DOI: 10.1002/app.46305.
Charlon M., Heinrich B., Matter Y., Couzigné E., Donnio B., Avérous L. Synthesis, structure and properties of fully biobased thermoplastic polyurethanes, obtained from a diisocyanate based on modified dimer fatty acids, and different renewable diols. Eur. Polym. J. 2014. V. 61. P. 197-205. DOI: 10.1016/j.eurpolymj.2014.10.012.
Menon A.V., Madras G., Bose S. The journey of selfhealing and shape memory polyurethanes from bench to translational research. Polym. Chem. 2019. N 32. P. 4363-4498. DOI: 10.1039/c9py00854c.
Szycher M. Szycher’s handbook of polyurethanes. Boca Ra ton: Taylor & Francis Group, LLC. 2013. 1092 p. DOI: 10.1201/b12343.
Padsalgikar A.D. Applications of Polyurethanes in Medical Devices. Elsevier Inc. 2022. 282 p. DOI: 10.1016/C2019-0-00382-2.
Rajiс I., Bajsic E.G., Grguric T.H. Application of polyurethane in the production of shoe soles. Leather Footwea J. 2020. V. 69. N 1. P. 7-9. DOI: 10.34187/ko.69.1.2.
Yao Y., Xiao M., Liu W. A short review on self‐healing thermoplastic polyurethanes. Macromolec. Chem. Phys. 2021. V. 222. N 8. DOI: 10.1002/macp.202100002.
Mineeva T.A., Bakirova I.N., Safiullina T.R. Сast molded polyurethane elastomer prepared by using aromatic diol as a chain extender. Russ. J. Gen. Chem. 2024. V. 94. N 4. P. 866–871. DOI: 10.1134/S1070363224040133.
Bakirova I.N., Mineeva T.A. Synthesis of thermoplastic polyurethane using aromatic diols as a chain extender and de velopment of adhesive compositions based on it. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2024. V. 67. N 11. P. 106-113 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20246711.7040.
Galkinа N.V., Paserb M.A., Kirillovа A.S., IBakirova.N., Samuilov A.J., Samuilov J.D. Synthesis of bis-2-hydroxyethyl ether of 4,4′-dioxydiphenyl-2,2-propane with ionic liquid as a catalyst. Vest. Kazan Tekhnol. Univ. 2015. V. 18. N 4. P. 32-35 (in Russian).
Lei W., Fang C., Zhou X., Cheng Y., Yang R., Liu D. Morphology and thermal properties of polyurethane elasto-mer based on representative structural chain extenders. Thermochim. Acta. 2017. V. 653. P. 116-125. DOI: 10.1016/j.tca.2017.04.008.
