水性聚氨酯低温性能与结构的关系

高聚物的低温弹性通常用玻璃化温度和耐寒系数来衡量。玻璃化温度的物理意义就是高聚物分子的链段开始运动的最低温度。高聚物的低温弹性取决于大分子链和链段的柔顺性，即取决于主干链的内旋转，分子间力以及大分子本身的立体效应等。
凡是增加分子链僵硬的因素(如分子链中的极性基团，分子转动的势垒，交联点的存在等)都会使玻璃化温度升高。大分子链的柔性是主链上单键内旋转的结果。由于相邻碳原子上的氢原子互相排斥，所以C—C键旋转的势垒比较大，而醚键自由旋转的阻力比C-C键小。醚键将C-C键分开就能增加大分子链的柔顺性。酯基中的C-O键也能自由旋转，但酯基的极性比醚基大，所以聚醚型聚氨酯的低温屈挠性比聚筋型好。此外，聚醚和聚酯分子结构的规整性和分子量大小对低温性能也有一定的影响。软段结构越规整，分子量越大，越容易结晶。但是，软段与硬段连接之后，由于硬段的位阻效应，软段的结晶受到阻碍，所以，在一定的相对分子质量范围(一般2000~3000以下)内，软段分子量增加，柔性反而增大，微相分离更趋完全。按形态学的观点，聚氨酯弹性体的玻璃化温度是由软链段的性质和软段相的纯度决定的。当软段相的纯度趋于100％时，聚氨酪弹性体的玻璃化温度应接近于软链段组成物的玻璃化温度。硬段的影响主要表现在硬段结构对微相分离的影响上。