2. 1,4-butaandiooli tõhusus ahela pikendajana
Et mõista 1,4-butaandiooli populaarsust ahela pikendajana, on oluline ära tunda polüuretaani vaheühendite paaritu efekt.
Tõhusa diooluretaani vaheühendi esimene kriteerium on lineaarsus; teine kriteerium on see, et ideaaljuhul sisaldab see paarisarv süsinikuaatomeid (st CH2 rühmade arv korduvas ahelas).
Polüuretaani üksikute kõvade ja pehmete segmentide molekulaarsel tasemel ketipakend parandab saadud elastomeeride üldist jõudlust. Polüesterpolüoolide ja dioolahela pikendajate puhul on täheldatud paaritu süsinikuarvu efekti.
Näiteks paarisarvu süsinikuaatomitega dioolidel (EG-2, BDO-4 ja HDO-6) põhinevates adipaatpolüesterpolüoolides on sulamistemperatuurid, klaasistumistemperatuurid ja üldised jõudlusomadused on kõrgemad kui võrreldavatel süsteemidel, mis põhinevad paaritu arvu süsinikuaatomitega dioolidel (PrDO-3 ja PeDO-5).
Eriti silmapaistev on polüuretaani MDI-BDO kõvade segmentide kõrge kristallilisus ja sula entalpia (st kristalse kõva segmendi sulatamiseks vajalik kuumus). Vaadake näidet allolevast diagrammist.
Sula entalpia MDI/diooli segmentidele BDO/adipaatpolüesterpolüoolil põhinevates polüuretaanides | ||
Diool kõvaplokis | ΔH(J/g)-TM | TM°C |
EG | 0.9 | 175 |
1,3-KPN | 0.4 | 145 |
BDO | 2.8 | 148 |
1,5-KPN | 0.14 | 167 |
1,6-HDO | 0.69 | 156 |
(Allikas)
Paaritu efekt on tingitud kõva segmendi kristallide pakkimisest ja vesiniksidemetest naabruses asuvate uretaanimolekulide vahel.
Paarisarvuliste ahelapikenduste puhul on modelleerimine näidanud, et molekulaarsed ahelad joonduvad paremini ja ahelatevahelist vesiniksidemeid hõlbustavad ahelapikendused nagu BDO. See soodustab kõvade ja pehmete polümeersete segmentide kasulikku faaside eraldamist. Tegelikult on paljud uuringud näidanud, et polüuretaani omadused sõltuvad väga selle faaside eraldamise ulatusest ja täiuslikkusest.
Kuigi etüleenglükool (EG) on ka paaris süsinikuarvuga diooliahela pikendaja, ei ole see BDO-le hea alternatiiv.
EG puhul on täheldatud kahte puudust: halb segunemine paljude polüoolidega, mis põhjustab töötlemise ja toimivuse puudusi, ning EG polaarsust, mis põhjustab hüdrolüüsikindluse vähenemist.
Muidu on EG hea ketipikendus ja polüester vaheühend, mis annab heade mehaaniliste omadustega polüuretaane.
3. 1,4-butaandiooli ahela pikendajate töötlemistingimused
Vedela dioolina saab 1,4-butaandiooli kasutada toatemperatuuril ahela pikendajana MDI ja alifaatsete diisotsüanaatide süsteemides.
Töötlemistemperatuur ja katalüsaatori laadimise tasemed mõjutavad diooli/MDI süsteemide kasutusiga. Kui katalüüsimata süsteemide kasutusiga võib 70 °C juures olla 10–20 minutit, siis töötlemine kõrgematel temperatuuridel või katalüsaatorite kasutamine vähendab kasutusiga oluliselt. Diooli ja isotsüanaadi reaktsioonikiiruse suurendamiseks kasutatakse tavaliselt tina- ja titanaatkatalüsaatoreid.
Lisaks külmub BDO temperatuuril 20 °C (68 °F). Seetõttu on oluline hoida BDO-d üle külmumispunkti, et vältida kristalliseerumist seadmete liinides ja faaside eraldumist B-poole koostises.
BDO on ka hügroskoopne ja vajab niiskuse imendumise vältimiseks hooldust inertses keskkonnas. Oma madala niiskusesisaldusega võimaldab uretaanpuhas BDO töötlejatel stöhhiomeetriat hästi kontrollida, vältides H2O reaktsiooni isotsüanaatidega ja sellega kaasnevat CO2 gaasimullide vabanemist.