Nebenvalenzvernetzte Urethan-Elastomere

Zusammenfassung

Polyurethan- oder abkürzend PU-Elastomere sind Block-Copolymere aus harten und weichen Segmenten (1). Als Weichsegment dienen vorwiegend lineare Polyäther oder Polyester (beispielsweise das Desmophen 2000^® mit einem mittleren Mol.-Gew. von ca. 2000, d.h. einer mittleren Segmentlänge von ca. 200 Å). Falls die Weichsegmente kristallisationsfähig sind, muß ihr Schmelzpunkt unterhalb oder knapp oberhalb der Gebrauchstemperatur liegen, so daß sie infolge des Copolymer-Effektes im Elastomer als Schmelze vorliegen und so dem Material eine Dehnbarkeit von einigen 100% verleihen. Die Hartsegmente kommen durch den Umsatz von Diphenylmethan-4,4’-diisocyanat (DD44^®) mit kurzkettigen Diaminen oder Diolen zustande. Abb. 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau eines harten Segmentes aus zwei Diisocyanatresten, die durch einen Diamin- oder Diolrest, der als Kettenverlängerer bezeichnet wird, miteinander verknüpft sind. Je nach Substanz und molaren Einsatzverhältnissen haben die harten Segmente unterschiedliche Längen bzw. enthalten eine unterschiedliche Anzahl von Diisocyanatresten. Bei der Verlängerung beispielsweise mit Hydrazin (NH₂—NH₂) oder Äthylendiamin (NH₂—[CH₂]₂—NH₂) haben sich molare Einsatzverhältnisse „Weichsegment zu Diamin zu Diisocyanat“ von etwa 1:1:2 bewährt. Hierbei enthalten sie Hartsegmente wie in Abb. 1 gezeigt, im Mittel je zwei Diisocyanatreste und sind ca. 25–30 Å lang. Sie enthalten Urethan- und Harnstoffgruppierungen, die zur Ausbildung von Wasserstoffbrücken mit benachbarten Hartsegmenten befähigt sind, wodurch die Vernetzung zustande kommt (vgl. Abb. 2). Die harten Segmente sind prinzipiell nicht kristallisationsfähig, da sie keinerlei Periodizität enthalten.

Vorgetragen auf der Arbeitssitzung des Fachausschusses Physik der Hochpolymeren in der Frühjahrstagung 1970 des Regionalverbandes Hessen-Niederrhein-Saar der Deutschen Physikalischen Gesellschaft in Darmstadt, 10.–13. März 1970.