Synthesis and properties of new polyurethane elastomers: influence of hard segment structure

• Autorzy: Oprea S.

Warianty tytułu

PL

Synteza i właściwości nowych elastomerów poliuretanowych: wpływ segmentów sztywnych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Two series of poly(ester urethane) (PUR) elastomers, containing poly(?-caprolactone) diol of Mn=2000 as soft segments were synthesized. In each series the same diisocyanate in hard segment, i.e., 1,6-hexamethylenediisocyanate was used in the same content. The PUR polymers were prepared in two-step polymerization in the absence of a catalyst; the molar ratio of OHpolyol/NCO/OHchain extender was 1/2/1. The chain extenders were 1,4-cyclohexane diol, 1,4-bis(hydroxymethyl)cyclohexane diol, glycerin or castor oil. The structures of all polymers were determined by FTIR, the physico-chemical and thermal properties were determined by differential scanning calorimetry and by thermogravimetry and additionally tensile properties were analyzed. Poly(ester urethane)s with 1,4-cyclohexane diol exhibited higher tensile strength (up to 16MPa vs 13MPa) and elongation at break (up to ~780% vs. 600%) in comparison with the corresponding poly(ester urethane)s based on 1,4-bis(hydroxymethyl)cyclohexane diol. A decrease in the chain length between crosslinking points was accompanied by an increase in thermal stability. Tensile strength can be attributed to a relatively dense crosslinking network and strong intermolecular hydrogen bonding.

PL

Badania dotyczą poliestrouretanów (PUR) na podstawie poli(?-kaprolaktanu) diolu (PCL) o Mn=2000 tworzącego segmenty elastyczne oraz 1,6-diizocyjanianu heksametylenu (HDI). Syntezę prowadzono dwuetapowo, bez udziału katalizatora, a w charakterze przedłużaczy łańcucha otrzymanego na pierwszym etapie prepolimeru zastosowano związki dwufunkcyjne, mianowicie 1,4-cykloheksanodiol (CHD) lub 1,4-bis(hydroksymetylo)cyklometyloheksan (HMCD), indywidualnie bądź w mieszaninie z poliolami - gliceryną albo olejem rycynowym. Syntezę PUR prowadzono w warunkach stałego stosunku molowego grup: OH z wyjściowego poliolu: NCO:CH z przedłużacza łańcucha wynoszącego 1:2:1. Otrzymano dwie serie PUR (na podstawie CHD bądź HMCD), z których każda obejmowała 3 etapy produktów różniące się rodzajem przedłużacza łańcucha (por. tabela 1, próbki PUR1-3 i PUR4-6). Budowę chemiczną elastomerów scharakteryzowano metodą IR (rys. 1 i 2), określono ich właściwości cieplne (TGA - rys. 3 i 4, DSC - rys. 5 i 6) oraz dynamiczne i statyczne właściwości mechaniczne (rys. 7-10). Produkty te scharakteryzowano także metodą pomiaru kąta zwilżenia (?) określając na tej podstawie wartości pracy adhezji (Wa) i napięcie międzyfazowe (?sl, tabele 2 i 3). Wyniki zinterpretowano z uwzględnieniem wpływu wywieranego przez wyjściowy stosunek stechiometryczny składników oraz stopień usieciowana PUR i rodzaj wiązań sieciujących.

Słowa kluczowe

EN

poly(esterurethane)s; elastomers; chain extenders; crosslinking; mechanical properties; thermal properties; wettability

PL

poli(estro-uretan); elastomery; przedłużacze łańcucha; usieciowanie; właściwości mechaniczne; właściwości cieplne; zwilżalność

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Chemii Przemysłowej
• Czasopismo: Polimery
• Rocznik: 2010
• Tom: T. 55, nr 2
• Strony: 111--117
• Opis fizyczny: Bibliogr. 26 poz.

Twórcy

autor

Oprea S.

• "Petru Poni" Institute of Macromolecular Chemistry Aleea Grigore Ghica Voda No. 41-A, 700487, lasi, Romania,

Bibliografia

• 1. Hepburn C: "Polyurethane Elastomers", 2nd ed.; Elsevier Applied Science Publ, London 1991.
• 2. Swierz-Motysia B., Pielichowski K.: Polimery 2005, 50,601.
• 3. Velankar S., Cooper S. L.: Macromolecules 2000, 33, 382.
• 4. Ciardelli G., Rechichi A., Cerrai P., Tricoli M., Barbani N., Giusti P.: Macromol. Symp. 2004, 218,261.
• 5. Gorna K., Gogolewsky S.: J. Biomed. Mater. Res. 2003, A67, 813.
• 6. d'Arlas B. E, Rueda L., Caba K., Mondragon I., Eceiza A.: Polym. Eng. Sci 2008,48,519.
• 7. Guan, J., Sacks M. S., Beckman E. J., Wagner W. R.: Biomaterials 2004, 25, 85.
• 8. Janik H., Balas A.: Polimery 2009, 54,195.
• 9. Jasihska L., Masiulanis B.: Polimery 2006, 51,12.
• 10. McBane J., Santerre J., Labow R.: J. Biomed. Mater. Res. 2007, A2,1549.
• 11. Santerre J., Woohouse K., Laroche G., Labow R.: Biomaterials 2005, 26, 7457.
• 12. Tang Y. W., Labow R. S., Santerre J. P.: Biomaterials 2003, 24, 2805.
• 13. Lukaszczyk J., Jelonek P., Trzebicka B.: Polimery 2008, 53, 433.
• 14. Pitt C.G. Poly-e-caprolactone and its copolymers. Marcel Dekker; New York 1990, p. 71-120.
• 15. Heijkants R., van Calck R. V., et all: Biomaterials 2005, 26,4219.
• 16. Tanzi M. C, Verderio P., Lampugnani M. G., Resnati M., Dejana E., Sturani E.: J. Mater. Sci-Mater. Med. 1994,5,393.
• 17. Schwach G., Coudane J., Engel R., Vert M.: Biomaterials 2002, 23, 993.
• 18. Erbil H.: "Surface Tension of Polymers7' in "Handbook of Surface and Colloid Chemistry". CRC Press, New York 1997.
• 19. Skrovanek D. J., Howe S. E., Painter P. C, Coleman M. M.: Macromolecules 1985,18,1676.
• 20. Papadimtrakopoulos E, Sawa E., MacKnight W. J.: Macromolecules 1992, 25,4682.
• 21. Lligadas G., Ronda J. C, Gali M., Cadiz V.: Biomacro-molecules2QQ7, 8,1858.
• 22. OpreaS.:Polimery 2009,54,120.
• 23. Oprea S.: J. Mat. Sci. 2008, 43, 5274 .
• 24. West J. C, Cooper S. L.: "Thermoplastic elastomers" in "Science and technology of rubber" (editor Eirich F. R.), Academic Press, New York 1978. p. 531-567.
• 25. Chang E. J., Kim H. H., Huh J. E., Kim I. A., Seung Ko J., Chung C. P., Kim H. M.: Exp. Cell Res. 2005, 303, 197.
• 26. Erbil H. Y: "Surface chemistry of solid and liquid interfaces", Blackwell Publishing 2006.