耐热型聚氨酯弹性体的合成及结构和性能的研究

论文摘要

聚氨酯弹性体（PUE）以其非常优异的性能著称,它是一种人工合成的高分子材料,有许多其他材料所无法比拟的性能,如高耐磨、耐撕裂,较好的耐溶剂性能等等。但是,聚氨酯弹性体在使用的过程中存在一个极大的缺陷,即耐热性能较差,长期使用温度偏低,无法达到使用要求,大大限制了PUE的使用范围。在本文中,通过改变PUE的分子结构,来提高它的耐热性能。（1）采用预聚体法合成聚氨酯弹性体。用混合扩链剂三羟甲基丙烷（TMP）与MOCA进行扩链,改善弹性体的性能。测试结果表明:采用TMP/MOCA混合扩链剂改性后的PUE,在100℃时其力学性能保持率提高,其中拉断强度提高由43.1%提高到54.7%,撕裂强度由34.5%提高到47.9%;热分解温度提高,由369.8℃提高到了376.7℃,提高了6.9℃;损耗因子降低,动态性提高;耐溶剂性提高。（2）预聚体的合成过程中,加入适量的聚硅醚多元醇（羟基含量为1%）,将有机硅结构引入到PUE的分子主链中。测试结果表明:有机硅改性后,PUE的耐热性得到提高,在100℃下,其拉断强度保持率由43.1%提高到50.6%,撕裂强度保持率由34.5%提高到50.2%;热分解温度由369.8℃提高到了375.4℃,提高了接近6℃;最高损耗因子由0.45以上降低到0.4以下,动态性能得到提高;耐溶剂性提高。（3）先合成聚氨酯预聚体,然后在扩链的时候,在扩链剂TMP中加入适量的三（2-羟乙基）异氰脲酸酯（THEIC）,利用THEIC分子中的-OH与预聚体中的-NCO反应,将THEIC分子中的异氰脲酸酯环引入PUE分子中。测试结果表明:引入异氰脲酸酯环后,耐热性能得到提高,PUE在100℃时的的力学性能保持率提高,其中拉断强度由45.7%提高到51.9%,撕裂强度由58.1%提高到63.3%;大分子链分解温度由381.3℃提高到了390.5℃,提高了9℃多;最大损耗因子由0.75以上降低到0.55左右;耐溶剂性提高。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 聚氨酯
• 1.1.1 聚氨酯材料的发展现状
• 1.1.2 聚氨酯的合成
• 1.1.3 聚氨酯的发展前景
• 1.2 聚氨酯弹性体
• 1.2.1 聚氨酯弹性体的概述
• 1.2.2 聚氨酯弹性体的特性
• 1.2.3 聚氨酯弹性体的加工方法及合成
• 1.2.3.1 聚氨酯弹性体的加工方法
• 1.2.3.2 聚氨酯弹性体的合成方法
• 1.2.4 聚氨酯弹性体的结构与性能之间的关系
• 1.2.4.1 聚氨酯弹性体的微相分离
• 1.2.4.2 聚氨酯弹性体软段的结构与性能
• 1.2.4.3 聚氨酯弹性体硬段的结构与性能
• 1.2.4.4 聚氨酯弹性体分子中存在的氢键
• 1.2.4.5 聚氨酯弹性体的结晶行为
• 1.2.4.6 交联对弹性体性能的影响
• 1.2.5 提高聚氨酯弹性体性能的主要方法
• 1.2.6 聚氨酯弹性体在各个领域中的应用
• 1.2.7 新型聚氨酯弹性体
• 1.3 本课题研究的意义
• 第二章 TMP/MOCA 混合扩链剂对聚氨酯弹性体性能的影响
• 2.1 前言
• 2.2 所用原料及助剂
• 2.3 所用测试仪器、方法及参照标准
• 2.4 实验内容
• 2.4.1 主要反应
• 2.4.2 聚氨酯弹性体的制备
• 2.5 测试结果与讨论
• 2.5.1 TMP 含量对PUE 力学性能的影响
• 2.5.2 不同温度下PUE 的力学性能保持率对比
• 2.5.3 TMP 的添加对PUE 耐热性的影响
• 2.5.4 TMP 的添加对PUE 动态性能的影响
• 2.5.5 TMP 的添加对PUE 耐溶剂性能的影响
• 2.6 结论
• 第三章 有机硅改性聚氨酯弹性体的合成及性能的研究
• 3.1 前言
• 3.2 所用原料及助剂
• 3.3 所用测试仪器、方法及参照标准
• 3.4 实验内容
• 3.4.1 主要反应
• 3.4.2 聚氨酯弹性体的制备
• 3.5 测试结果与讨论
• 3.5.1 有机硅含量对PUE 力学性能的影响
• 3.5.2 不同温度下聚氨酯弹性体力学性能保持率的对比
• 3.5.3 有机硅的引入对PUE 耐热性的影响
• 3.5.4 有机硅的引入对PUE 动态性的影响
• 3.5.5 有机硅的引入对PUE 耐溶剂性能的影响
• 3.6 结论
• 第四章 赛克改性聚氨酯弹性体的合成及性能的研究
• 4.1 前言
• 4.2 所用原料及助剂
• 4.3 所用测试仪器、方法及参照标准
• 4.4 实验内容
• 4.4.1 主要反应
• 4.4.2 聚氨酯弹性体的制备
• 4.5 测试结果与讨论
• 4.5.1 三（2-羟乙基）异氰脲酸酯改性聚氨酯弹性体的红外表征
• 4.5.2 赛克含量对PUE 力学性能的影响
• 4.5.3 不同温度下聚氨酯弹性体力学性能保持率的对比
• 4.5.4 赛克的引入对PUE 耐热性的影响
• 4.5.5 赛克的引入对PUE 动态性的影响
• 4.5.6 TMP 的添加对PUE 耐溶剂性能的影响
• 4.6 结论
• 结论部分
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文目录