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水性聚氨酯基团的氢键、结晶性与性能的关系
2019/3/26
一、水性聚氨酯基团的氢键与性能的关系：
氢键存在于含电负性较强的N原子、氧原子的基团和含H原子的基团之间，与基团内聚能大小有关，硬段的氨基甲酸酯或脲基的极性强，氢键多存在于硬段之间。据报道，水性聚氨酯中多种基团的亚氨基（NH）大部分能形成氢键，而其中大部分是NH与硬段中的羰基形成的，小部分与软段中的醚氧基或酯羰基之间形成的。与分子内化学键的键合力相比，氢键是一种物理吸引力，它比原子之间的键合力小得多，但大量氢键的存在，在极性聚合物中是影响性能的重要因素之一。氢键具有可逆性，在较低温度，极性链段的紧密排列促使氢键形成；在较高温度，链段接受能量而活动，氢键消失，氢键起物理交联的作用，它可使水性聚氨酯弹性体具有较高的强度、耐磨性。氢键越多，分子间作用力越强，材料的强度越高。
二、水性聚氨酯基团的结晶性与性能的关系：
结构规整、含极性及刚性基团多的线型水性聚氨酯，分子间氢键多，材料的结晶程度高，这影响水性聚氨酯的某些性能，如强度、耐溶剂性，水性聚氨酯材料的强度、硬度和软化点随结晶程度的增加而增加，伸长率和溶解性则降低。对于某些应用，如单组分热塑性聚氨酯胶黏剂，要求结晶快，以获得初黏力。某些热塑性聚氨酯弹性体因结晶性高而脱模快。结晶聚合物经常由于折射光的各向异性而不透明。
氢键存在于含电负性较强的N原子、氧原子的基团和含H原子的基团之间，与基团内聚能大小有关，硬段的氨基甲酸酯或脲基的极性强，氢键多存在于硬段之间。据报道，水性聚氨酯中多种基团的亚氨基（NH）大部分能形成氢键，而其中大部分是NH与硬段中的羰基形成的，小部分与软段中的醚氧基或酯羰基之间形成的。与分子内化学键的键合力相比，氢键是一种物理吸引力，它比原子之间的键合力小得多，但大量氢键的存在，在极性聚合物中是影响性能的重要因素之一。氢键具有可逆性，在较低温度，极性链段的紧密排列促使氢键形成；在较高温度，链段接受能量而活动，氢键消失，氢键起物理交联的作用，它可使水性聚氨酯弹性体具有较高的强度、耐磨性。氢键越多，分子间作用力越强，材料的强度越高。
二、水性聚氨酯基团的结晶性与性能的关系：
结构规整、含极性及刚性基团多的线型水性聚氨酯，分子间氢键多，材料的结晶程度高，这影响水性聚氨酯的某些性能，如强度、耐溶剂性，水性聚氨酯材料的强度、硬度和软化点随结晶程度的增加而增加，伸长率和溶解性则降低。对于某些应用，如单组分热塑性聚氨酯胶黏剂，要求结晶快，以获得初黏力。某些热塑性聚氨酯弹性体因结晶性高而脱模快。结晶聚合物经常由于折射光的各向异性而不透明。
若在结晶性线型聚氨酯中引入少量支链或侧基，则材料结晶性下降，交联密度增加到一定程度，软段失去结晶性，整个水性聚氨酯弹性体可由较坚硬的结晶态变为弹性较好的无定形态。在材料被拉伸时，拉伸应力使得软段分子基团的规整性提高，结晶性增加，会提高材料的强度。硬段的极性越强，越有利于材料的结晶。
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