乙基纤维素与聚氨酯复合材料的研究(3)
聚氨酯弹性体对性能的影响：①聚氨酯弹性体中的软段和硬段的微相分离程度；②聚氨酯软段和硬段的结构。因此，适度的相分离有利于改善聚合物的性能。
(2) 聚氨酯弹性体软段的结构及性能
聚氨酯弹性体软段是由聚醚、聚酯、聚烯烃等多元醇组成；不同的低聚物多元醇与二异氰酸酯形成不同性能的聚氨酯。
聚氨酯弹性体的柔性链段会对材料的弹性性能会产生影响，主要的影响因素是：软段中多元醇的类型、多元醇的分子量、结晶度，应变诱导结晶和熔点。弹性性能的影响为：提高耐低温性能和抗拉断性能。
一般的，聚酯型的聚氨酯弹性体的力学性能比较好。但是，聚四氢呋喃醚多元醇（PTMG）合成的聚氨酯，由于其规整的结构，容易形成结晶，所以用PTMG合成的聚氨酯弹性体的强度与聚酯型的也不相上下[9]。以聚丁二烯为软段合成的聚氨酯，软段极性弱，软硬段间相容性差，强度较差。而含有侧链的软段，强度比相同无侧基软段的差，这是由于其位阻作用，氢键弱，结晶性差。软段的结晶性对于线型聚氨酯结晶性有较大的贡献。
一般来讲，结晶性对提高聚氨酯的强度是有利的。但有时结晶会降低材料的低温柔韧性，并且结晶型聚合物常常不透明。为了避免结晶，可降低分子的规整性，如采用共聚酯或共聚醚多元醇，或混合多元醇、混合扩链剂等。
软段中极性基团越多，亲水性越强，即水解稳定性越差。一般来说，聚酯型的聚氨酯不如聚醚型的耐水性能好，因为聚酯型聚氨酯中极性基团的含量比聚醚型的多。而含有极性基团比较少的聚丁二烯型聚氨酯材料的水解稳定性又要比聚醚型和聚酯型的显著提高。朱金华等人合成出了一系列含有不同的软段的聚氨酯嵌段型的共聚物和接枝型的共聚物，并且分别对他们进行了动态力学性能的测试，测试结果表明，聚氨酯共聚物的相容性与大分子的链结构有着很大的关系，其中，接枝链的存在，对于聚氨酯嵌段共聚物的相容性和阻尼性能都会有显著影响。
(3) 聚氨酯弹性体硬段的结构及性能
聚氨酯材料的硬段是由多异氰酸酯与扩链剂反应后组成，含有氨基甲酸酯基、芳基、取代脲基等强极性基团，通常芳香族异氰酸酯形成的刚性链段构象不易改变，常温下伸展成棒状。硬段的结构直接影响着聚氨酯弹性体的耐热性能。构成聚氨酯弹性体硬段的二异氰酸酯和多元醇及扩链剂的结构不同，对聚氨酯弹性体的耐热性能也会产生影响。所以说硬段通常影响聚氨酯的高温性能，如软化温度、熔融温度。
① 二异氰酸酯类型与性能
硬链段按照聚合物的力学性能来选取，如最高使用温度、溶解性、耐候性等，但同时也要考虑其经济性。常用的两种类型的聚氨酯有对称二异氰酸酯（MDI）和不对称的二异氰酸酯（TDI），MDI使聚氨酯分子结构规整有序，促进聚合物的结晶，对称的MDI比不对称的TDI所制得的聚氨酯内聚力大，而模量和撕裂强度等力学性能也较高。芳香族异氰酸酯型聚氨酯的强度高于脂肪族，但抗紫外线降解性能较差，易泛黄，脂肪族聚氨酯则不会。聚氨酯中不同的二异氰酸酯，影响耐水性，一般MDI型较优于TDI型，MDI型的硬段排列整齐，在一定程度上阻止了水分子[10]。
② 扩链剂的类型与性能
扩链剂主要影响聚氨酯弹性体的硬段结构和热稳定性。聚氨酯弹性体常用的扩链剂是二胺和二元醇，它们分别与异氰酸酯生成含有氨基甲酸酯脲和氨基甲酸酯基团的硬段，最终导致了生成的聚氨酯力学性能和耐侯性的差异，一般氨基甲酸酯耐水性能比氨基甲酸酯脲的好，相反氨基甲酸酯的力学性能则低于氨基甲酸酯脲。胺类扩链剂比醇类扩链剂具有更好的热稳定性，由于胺类扩链剂可以在聚氨酯弹性体的硬段中生成脲基团，从而扩大了PU的氢键交联，有助于聚氨酯弹性体的微相分离结构的形成。