改性HTBN型聚氨酯弹性体的制备及性能研究

论文摘要

本文采用预聚体法制备具有优异力学性能、耐盐水性和耐溶剂性的HTBN型聚氨酯弹性体。通过对实验原料前处理、试验条件、NCO质量分数、3,5-二甲硫基甲苯二胺（DMTDA, E-300）用量的讨论,确定了实验工艺条件;通过改变聚醚种类和用量、异氰酸酯种类、扩链剂种类、填料种类和用量制备聚氨酯弹性体,并通过傅立叶变换红外光谱仪（FTIR）、热重分析仪（TG）、动态热机械分析仪（DMA）、扫描电子显微镜（SEM）、电子万能试验机等方法对聚氨酯弹性体的结构与性能进行了分析与测试。首先分别用端羟基聚丁二烯-丙烯腈（HTBN）与聚丙二醇（分子量为1000、2000）、聚四氢呋喃醚二醇（分子量为1000、2000）按不同比例混合制备聚氨酯弹性体,对其力学性能、热力学性能和动态力学性能进行了表征。实验结果表明:以HTBN制备的聚氨酯弹性体的耐温性能优异,最大热分解温度在450℃左右,当HTBN/PTMG-1000质量比为35:65,NCO%为6.0%, NCO/NH2摩尔比为1.05,采用E-300进行扩链,异氰酸酯选用甲苯二异氰酸酯（T-100）,得到的聚氨酯弹性体的综合性能最好,最大拉伸强度可达到38. 87MPa。其次分别采用甲苯二异氰酸酯（T-100）、二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）、对苯二异氰酸酯（PPDI）、异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）制备聚氨酯弹性体材料,并对其力学性能、热力学性能和动态力学性能进行了表征。实验结果表明:PPDI作为硬段材料制备的聚氨酯弹性体的力学和耐热性能最优异,最大拉伸强度可达到48.23MPa。第三分别采用二甲硫基甲苯二胺（DMTDA, E-300）、1,4-丁二醇（1,4-BD）、一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺作为扩链剂制备聚氨酯弹性体,实验结果表明:E-300扩链的聚氨酯弹性体力学性能最佳。第四采用SiO2和玻璃纤维增强聚氨酯弹性体,实验发现:玻璃纤维增强聚氨酯弹性体拉伸强度提高了7.05 MPa,偶联剂处理的玻璃纤维对聚氨酯弹性体增强效果更佳。实验最后研究了聚氨酯弹性体的耐盐水性能和耐溶剂性能,发现HTBN型聚氨酯弹性体具有优异的耐盐水性能和耐二甲苯性能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 聚氨酯弹性体
• 1.2.1 聚氨酯弹性体的结构特征
• 1.2.2 聚氨酯弹性体的分类
• 1.2.3 聚氨酯弹性体的合成工艺
• 1.3 端羟基聚丁二烯的研究现状
• 1.3.1 端羟基聚丁二烯的发展概况
• 1.3.2 HTPB 及HTBN 在聚氨酯弹性体中应用
• 1.4 耐水性聚氨酯弹性体
• 1.5 本课题研究的内容、目的及意义
• 2 实验部分
• 2.1 原料与仪器
• 2.1.1 原料
• 2.1.2 试验仪器
• 2.2 制备原理
• 2.3 聚氨酯弹性体样品制备
• 2）复合材料的制备'>2.4 聚氨酯/玻璃纤维（Si0₂）复合材料的制备
• 2.5 测试与表征
• 2.5.1 红外光谱分析
• 2.5.2 力学性能测试
• 2.5.3 热失重测试（TG）
• 2.5.4 动态力学性能测试（DMA）
• 2.5.5 扫描电镜分析
• 2.5.6 耐盐水和耐溶剂性测试
• 3 结果与讨论
• 3.1 聚合工艺的确定
• 3.1.1 实验原料的影响
• 3.1.2 实验条件的影响
• 3.1.3 NCO 质量分数对材料性能的影响
• 3.1.4 DMTDA 用量对弹性体力学性能的影响
• 3.2 HTBN 型聚氨酯弹性体的化学结构
• 3.3 聚醚（聚酯）对聚氨酯弹性体性能的影响
• 3.3.1 聚丙二醇（PPG）对聚氨酯弹性体性能的影响
• 3.3.2 聚四氢呋喃醚（PTMG）对聚氨酯弹性体性能的影响
• 3.3.3 聚酯-218 对聚氨酯弹性体性能的影响
• 3.4 异氰酸酯对聚氨酯弹性体性能的影响
• 3.5 扩链剂对聚氨酯弹性体力学性能的影响
• 3.5.1 扩链剂对聚氨酯弹性体力学性能的影响
• 3.5.2 E-300 与三乙醇胺复配对聚氨酯弹性体力学性能的影响
• 3.6 填料对聚氨酯弹性体性能的影响
• 3.6.1 二氧化硅用量对聚氨酯弹性体力学性能的影响
• 3.6.2 玻璃纤维用量对聚氨酯弹性体力学性能的影响
• 3.6.3 聚氨酯/玻璃纤维复合材料的拉伸断面形貌
• 3.7 耐盐水和耐溶剂性能
• 3.7.1 耐盐水性能
• 3.7.2 耐溶剂性能
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢