? ? ? 某種意義上看,聚合物的側基其實比骨架更為重要。材料的溶解性基本由側基來決定,其結晶性及表面性質基本也由側基來決定。
? ? ? 一、作為*常見的側基就是氫原子了,它為烯烴類聚合物提供了足夠的疏水性,一般也易溶于有機溶劑。由于氫的極性很小,使得材料玻璃化溫度較低,也因為體積小而容易結晶,同時還可以對骨架形成一定的保護作用,對常見的化學品也是比較穩定的。如果氫與氮相連則為材料帶來豐富的氫鍵行為及化學活性,尤其硅氫相連的時候則相當活潑。
? ? ? 二、烷基作為側基也是比較常見的,如側甲基的聚丙烯,烷基的引入使得材料的疏水性及化學惰性進一步得到提高,由于其比氫的體積大而更容易破壞材料的結晶性。當然甲基的位置與側基相互的空間大小不同,也使得材料性質迥異,完全相同的PP往往具有一定結晶性而無規則PP多為無定型態的膠狀大分子。
? ? ? 在聚氨酯基礎原料聚醚中,CASE類聚醚一般是環氧丙烷開環聚合而來的,其骨架含有甲基側基,行業內簡稱為PPG聚醚;而由環氧乙烷開環聚合的聚醚則是以氫為側基的,簡稱為PEG聚醚;還有兩者復合的高活性聚醚,也就是由環氧丙烷和環氧乙烷按照一定比例共聚形成的聚合物聚醚。PPG聚醚由于甲基側基比氫側基有更大的體積位阻而反應活性沒有PEG高,這樣也使得PPG聚醚比PEG聚醚分子更難堆積不容易結晶,同時也豐富了微觀的構象種類有利于熵彈性的產生,所以PPG聚醚很多時候也叫彈性體聚醚;而PEG由于氫足夠小容易產生結晶,使得相同分子量的情況下,PPG是液體形態而PEG則為固態。為了提高PPG聚醚的反應速度加入一定的EO來一起聚合,就是常見的陶氏化學4701牌號,再者由于EO段的親水性也一定程度上加快了與NCO的反應速率,其初衷本來就是為了聚氨酯泡沫而設計的聚醚,在彈性體中一般很少使用。
? ? ? ?三、芳基作為側基的情況下會增強材料的疏水耐熱及強度,聚氨酯胺類芳香族固化劑一般判定為聚氨酯的硬段材料也是基于這個理由,然而由于苯環的電子云也容易吸收紫外線能量,使得苯環穩定性降低,降解產生發色基團導致材料發生黃變變。抗黃變劑BETTERSOL 1513、BETTERSOL 1571 常用于這類聚氨酯材料中,可以大大延緩材料的老化黃變。
? ? ? ?四、氟側基也是很重要的一類側基。很多攪拌器及容器都需要利用氟來提高設備的耐化學性,特氟龍*為常見。碳氟的連接甚至可以提供比有機硅更強的疏水性,同時還可以提高材料的耐熱性、耐溶劑性、耐氧化性及耐化學品性。由于極性也更容易結晶,使其具備優異的力學性能,含氟材料是特殊的工業材料,往往能達到常規材料難以達到的效果,航空等特殊領域較為常見。
? ? ? 同樣的氯作為側基也可以提高材料的耐化學性,只是由于氯原子和碳原子的匹配程度遠遠比不了氟使得其性質大打折扣,作為阻燃元素引入的同時也因為燃燒帶來的鹵化物而受到影響。
? ? ? 羥基作為側基往往是親水的,如果烷烴比例逐步提高則慢慢消失。類似的羧基側基也有同樣的效果,聚氨酯引入使得其變為水溶性,磺酸基也類似,高EO含量的聚醚也可以產生這樣的效果。
? ? ? 總之,人們在選擇材料及設計配方時先要考慮分析各種原材料的優缺點,只有充分利用它們各自的特點才可能設計出符合應用要求的材料,也才有機會實現創新而提升產品的附加值。