ポリウレタンは、柔軟なフォームやコーティングからエラストマーや接着剤に至るまで、用途で広く使用されている汎用性の高いポリマーです。ポリウレタン合成の重要な成分の1つは、ポリウレタン鎖エクステンダーです。チェーンエクステンダーが使用される理由、それらがどのように機能するか、ポリウレタン特性への影響を理解することは、ポリウレタン製剤または製造に関与する人にとって不可欠です。
ポリウレタン鎖エクステンダーは、 ポリウレタン 合成中にイソシアネート群と反応してポリマー鎖を拡張する低分子量化合物、通常はジオールまたはジアミンです。ポリウレタンの「ソフトセグメント」を形成する高分子量成分であるポリオールとは異なり、チェーンエクステンダーは通常、 'ハードセグメント'を作成し、最終製品の機械的強度と熱安定性に大きく影響します。
一般的な鎖エクステンダーには、1,4-ブタンジオール、エチレングリコール、ヘキサメチレンジアミンなどの化合物が含まれます。ポリオールと比較して比較的短い分子サイズにより、ポリマー鎖をしっかりとリンクすることができ、ポリマーの分子量を増加させ、その特性を変化させます。
ポリウレタン生産では、ポリマーはイソシアネート群とヒドロキシルまたはアミン基の間の反応を通じて形成されます。ポリオールはイソシアネートと反応して柔らかく柔軟なセグメントを作成しますが、チェーンエクステンダーはイソシアネートと反応してハードセグメントを形成します。
チェーンエクステンダーは、イソシアネートと反応してウレタン（または尿素）結合を作成することにより、ポリマー鎖を拡張します。このプロセスは分子量を増加させ、ポリウレタンに特徴的なセグメント化されたブロック共重合体構造を構築します。チェーンエクステンダーとポリオールのバランスは、ポリウレタンの最終的な機械的および熱挙動に強く影響する、ポリマーの位相分離（硬いドメインとソフトドメインの配置）を決定します。
チェーンエクステンダーは、いくつかの理由で不可欠です。
機械的特性：ハードセグメントの含有量を増やすことにより、チェーンエクステンダーは引張強度、硬度、耐摩耗性を改善します。
熱安定性：チェーンエクステンダーによって作成されたハードセグメントは、熱と化学の分解に対するポリウレタンの耐性を高めます。
硬度と柔軟性の制御：チェーンエクステンダーの量と種類を調整すると、フォーミュレーターがポリウレタンの硬度を微調整できます。
位相分離：明確な硬いセグメントと柔らかいセグメントは、エラストマーの挙動に重要な微小酵素分離につながります。
| ポリウレタンに対する | チェーンエクステンダー | タイプの | アプリケーションの効果 |
|---|---|---|---|
| 1,4-ブタンディオール（BDO） | ディオール | 柔軟なフォーム、エラストマー | 硬度と引張強度を高めます |
| エチレングリコール（例） | ディオール | 硬い泡、コーティング | 剛性と寸法の安定性を提供します |
| ヘキサメチレンジアミン | ジアミン | ポリウレアエラストマー | 迅速な硬化と耐薬品性を改善します |
| 芳香族ディオール | ディオール | 高性能コーティング | 熱抵抗とUV抵抗を強化します |
チェーンエクステンダーの選択は、いくつかの側面に影響を与えます。
ポリマーの形態：結晶化度と相分離に影響します。
反応動態：アミンベースの鎖エクステンダーは、イソシアネートとより速く反応します。
環境抵抗：一部のチェーンエクステンダーは、水分と紫外線を改善します。
どちらもイソシアネートと反応しますが、彼らの役割は異なります。
チェーンエクステンダー：通常、困難。ポリマーチェーンを直線的に拡張します。
クロスリンカー：多機能;剛性のために3Dポリマーネットワークを作成します。
ポリウレタンチェーンエクステンダーの新しいトレンドには次のものがあります。
再生可能リソースからのバイオベースのチェーンエクステンダー
火炎耐性または抗菌特性のための機能的チェーンエクステンダー
スマートマテリアル用のカスタマイズ可能なチェーンエクステンダー
チェーンエクステンダーは不可欠ですが、式は次のことを考慮する必要があります。
ポリオールとイソシアネートとの互換性
温度や硬化時間などの処理条件
毒性、安全性、規制のコンプライアンス
Q：チェーンエクステンダーを交換できますか？
簡単ではありません。それらの特定の機能を複製するのは困難です。
Q：適切なチェーンエクステンダーを選択する方法は？
最終的な機械的特性、硬化速度、互換性、環境ニーズを考慮してください。
Q：チェーンエクステンダーはコストを増やしますか？
一部の専門エクステンダーはより高価ですが、高性能の利点を追加します。
ポリウレタン鎖エクステンダーは、ポリウレタン材料の特性を変更および強化する上で重要です。それらは、機械的強度、熱抵抗、構造の完全性を改善します。泡、エラストマー、またはコーティングのいずれであっても、適切なチェーンエクステンダーを選択することで、業界全体で高性能ポリウレタン製品の開発が可能になります。
