2. Učinkovitost 1,4-butandiola kot podaljševalca verige
Da bi razumeli priljubljenost 1,4-butandiola kot podaljševalca verige, je pomembno prepoznati učinek sodo-liho v poliuretanskih intermediatih.
Prvo merilo za učinkovit diol uretanski intermediat je linearnost; drugo merilo je, da idealno vsebuje sodo število ogljikovih atomov (tj. število skupin CH2 v ponavljajoči se verigi).
Verižno pakiranje posameznih trdih in mehkih segmentov poliuretanov na molekularni ravni koristi splošnim lastnostim delovanja nastalih elastomerov. Za poliestrske poliole in diolne podaljševalce verige so opazili učinek lihega in sodega števila ogljikovih atomov.
Na primer, v adipatnih poliestrskih poliolih na osnovi diolov s sodim številom ogljikovih atomov (EG-2, BDO-4 in HDO-6) so tališča, temperature posteklenitve in splošne lastnosti delovanja so višje od primerljivih sistemov, ki temeljijo na diolih z lihim številom ogljikovih atomov (PrDO-3 in PeDO-5).
Posebej izjemna je visoka stopnja kristaliničnosti in talilna entalpija (tj. toplota, potrebna za taljenje kristalnega trdega segmenta) v trdih segmentih MDI-BDO poliuretana. Za primer si oglejte spodnjo tabelo.
Entalpija taljenja za MDI/diolne segmente v poliuretanih na osnovi BDO/adipatnega poliestra in poliola | ||
Diol v trdem bloku | ΔH(J/g)- TM | TM°C |
Npr | 0.9 | 175 |
1, 3-ZOP | 0.4 | 145 |
BDO | 2.8 | 148 |
1, 5-ZOP | 0.14 | 167 |
1, 6-HDO | 0.69 | 156 |
(Vir)
Učinek sodega in lihega se pripisuje kristalnemu pakiranju trdega segmenta in vodikovi vezi med sosednjimi molekulami uretana.
Za podaljševalce verig s sodim številom je modeliranje pokazalo, da se molekularne verige bolje poravnajo, medverižne vodikove vezi pa olajšajo podaljški verig, kot je BDO. To spodbuja koristno ločevanje faz med trdimi in mehkimi polimernimi segmenti. Pravzaprav so številne študije pokazale, da so lastnosti poliuretana zelo odvisne od obsega in popolnosti tega ločevanja faz.
Medtem ko je etilen glikol (EG) tudi diolni podaljševalec verige s sodim številom ogljikovih atomov, ni dobra alternativa BDO.
Pri EG sta opaženi dve pomanjkljivosti: slaba mešljivost z mnogimi polioli, ki povzroča slabše rezultate pri obdelavi in učinkovitosti, ter polarna narava EG, ki vodi do zmanjšanja odpornosti proti hidrolizi.
V nasprotnem primeru je EG dober podaljšek verige in poliestrski intermediat, ki daje poliuretane z dobrimi mehanskimi lastnostmi.
3. Pogoji obdelave za 1,4-butandiolne podaljševalce verige
Kot tekoči diol se lahko 1,4-butandiol uporablja kot podaljšek verige pri sobni temperaturi v MDI in alifatskih diizocianatnih sistemih.
Temperatura obdelave in ravni obremenitve katalizatorja vplivajo na življenjsko dobo sistemov diol/MDI. Medtem ko imajo lahko nekatalizirani sistemi čas uporabnosti 10–20 minut pri 70 °C, bo obdelava pri višjih temperaturah ali uporaba katalizatorjev znatno skrajšala čas uporabnosti. Kositrni in titanatni katalizatorji se običajno uporabljajo za povečanje hitrosti reakcije diola z izocianatom.
Poleg tega BDO zmrzne pri 20 °C (68 °F). Zato je pomembno vzdrževati BDO nad zmrziščem, da se izognete kristalizaciji v linijah opreme in ločevanju faz v formulaciji B-Side.
BDO je tudi higroskopičen in zahteva vzdrževanje v inertnem okolju, da se prepreči absorpcija vlage. S svojo nizko vsebnostjo vlage uretanski razred BDO omogoča predelovalcem dober nadzor stehiometrije z izogibanjem reakciji H2O z izocianati in sočasnim sproščanjem plinskih mehurčkov CO2.