The influence of hard segment crosslinking on the morphology and mechanical properties of segmented poly(ester-urethanes)

The morphology and mechanical properties of uncrosslinked (PUR-unc) and hard segment crosslinked (PUR-c) segmented polyester-urethanes (PUR) obtained with DABCO catalyst were investigated. The crosslinking was introduced by using 60 wt. % of trimethylol propane (TMP) in the mixture with butanediol. The morphology of bulk samples was studied with the use of AFM. Uncrosslinked PUR was characterized by a morphology in which hard-segment domains were inhomogeneously distributed in the whole sample. They created hard-segment rich aggregates (in the range of 70-380 nm diameter) which were connected to each other. Hard-segment crosslinked PUR showed spherical domains in the range of 20 nm diameter. They were homogeneously distributed in a soft-segment rich matrix and no other aggregates were present. The mechanical properties such as stress at 100 % of elongation, tensile strength, elongation at break, permanent set and tensile hysteresis percent (Ht) were compared. All studied parameters changed clearly after crosslinking excluding Ht, which only changed slightly.

---

Zbadano i porównano morfologię (rys. 1 i 2) oraz właściwości mechaniczne segmentowych poliestrouretanów - nieusieciowanego (PUR-unc) i usieciowanego (PUR-c). PUR-unc otrzymano z modyfikowanego 4,4'-diizocyjanianodifenylometanu, a,w-dihydroksypoli(adypinianu etylenowego) oraz 1,4-butanodiolu jako przedłużacza łańcucha. W syntezie PUR-c dodano do butanodiolu 60 % mas. trimetylolopropanu. Morfologię próbek zbadano w mikroskopie sił atomowych (AFM). W PUR-unc o złożonej morfologii występowały niejednolicie rozmieszczone domeny o wymiarach 10-15 nm tworzące agregaty (fazę ciągłą) w postaci połączonych mostkami globul o wymiarach 70-380 nm (rys. 1). W PUR-c były obecne jedynie domeny segmentów sztywnych, równomiernie rozmieszczone w całej próbce (rys. 2). Sieciowanie PUR spowodowało znaczną zmianę właściwości mechanicznych [naprężenia przy 100-proc. wydłużeniu, wytrzymałości przy rozciąganiu, wydłużenia względnego, wydłużenia trwałego oraz procentu histerezy (Ht)] (tabela 1). Najmniejsze zmiany po wprowadzeniu usieciowania zaobserwowano w przypadku Ht.