新型聚氨酯弹性体的制备与性能

论文摘要

提高聚氨酯的耐温性能是聚氨酯应用的重要研究内容。论文从三方面合成新型聚氨酯弹性体,即软段主链选择,有机蒙脱土纳米材料的复合和邻接交连网络增强。首先研究了端羟基丁腈液体橡胶（HTBN）作为软段材料对制备聚氨酯弹性体性能影响。随后分别用丁腈羟与聚四氢呋喃醚二醇、聚己內酯二醇、聚碳酸酯二醇共混制备聚氨酯弹性体材料,研究了其力学性能和热学性能,并研究了交联剂对聚氨酯弹性体材料性能的影响。结果表明:丁腈羟制备的聚氨酯弹性体的高温性能优异,最大热分解峰在450-460℃之间;丁腈羟与聚四氢呋喃二醇（PTHF）以8:2的质量比共混时,制得的聚氨酯弹性体的拉伸强度为25MPa,耐热性能也比较优越;用三羟甲基丙烷为交联剂制得交连网络结构的聚氨酯弹性体,力学性能和热性能都有所提高;双二五打开丁腈羟主链上的双键,进一步加强了聚氨酯的交连,使其聚氨酯弹性体的力学性能及耐热性能进一步增强。用纳米有机蒙脱土制备聚氨酯/蒙脱土纳米复合材料。通过示差扫描量热法（DSC）、热失重分析（TGA）等仪器表征了聚氨酯/有机蒙脱土纳米复合材料的耐热性能。结果表明:有机蒙脱土（OMMT）与不同混合体系的聚氨酯复合,所得到的材料的拉伸力学性能提高了约34MPa;热分析结果表明复合材料的Tg得到提高,热稳定性亦有一定程度的改善。研究高温下双马树脂（如N,N’-间苯撑双马来酰亚胺）的不饱和键与软段（丁腈橡胶）分子中的不饱和键之间的自由基聚合反应,合成出邻接网络结构型聚氨酯弹性体。研究邻接交联网络密度对丁腈基聚氨酯弹性体的高温力学性能及热稳定性的影响规律。结果表明:随着HVA-2的增多,聚氨酯弹性体试样在第一热分解峰温度有所升高,由原来的279℃左右开始分解升高到290.4℃,力学性能也有所增强。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 聚氨酯弹性体概述
• 1.2 耐热型聚氨酯弹性体
• 1.2.1 聚氨酯PU的结构对耐热性能的影响
• 1.2.1.1 硬段与耐热性能的关系
• 1.2.1.2 软段与耐热性能的关系
• 1.2.1.3 主链上引入杂环
• 1.2.2 材料复合对PU耐温性的影响
• 1.2.2.1 与无机材料复合
• 1.2.2.2 有机材料复合
• 1.2.2.3 生产工艺的影响
• 1.2.2.4 聚合物互穿网络结构对PU耐热性能的影响
• 1.2.3 结论
• 1.3 本课题研究的意义
• 1.4 本课题研究的内容
• 第二章 实验部分
• 2.1 主要原料及设备
• 2.1.1 实验原料
• 2.1.2 实验设备
• 2.2 测试与表征
• 2.2.1 拉伸性能测试
• 2.2.2 硬度测试
• 2.2.3 热失重分析（TG）
• 2.2.4 差示扫描量热分析（DSC）
• 2.2.5 动态力学性能测试（DMA）
• 2.3 合成路线
• 2.3.1 半预聚体法制备聚氨酯/有机蒙脱土纳米复合材料
• 2.3.2 预聚体法制备聚氨酯/层状硅酸盐纳米复合材料
• 第三章 丁腈羟聚氨酯及丁腈羟与聚酯或聚醚多元醇共混制备聚氨酯弹性体
• 3.1 引言
• 3.2 聚氨酯的合成
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 丁腈液体橡胶含量对PUU 的性能影响
• 3.3.1.1 HTBN/PCL 配比对PUU 材料性能的影响
• 3.3.1.2 考察不同HTBN/PCDL 配比对PUU 材料性能的影响
• 3.3.1.3 不同HTBN/PTMG 配比对PUU 材料性能的影响
• 3.3.2 交联对PUU 的性能影响
• 3.3.2.1 化学交联剂TMP 对PUU 的性能影响
• 3.3.2.2 双25 对PUU 的性能影响
• 3.3.3 考察NCO 残余含量对硬度的影响
• 3.3.4 PCL-PUU 及PCL/HTBN-PUU 耐油性
• 3.4 本章小结
• 第四章 聚氨酯/蒙脱土纳米复合材料的制备
• 4.1 引言
• 4.2 聚氨酯/有机蒙脱土纳米复合材料的合成
• 4.2.1 半预聚体法合成聚氨酯/蒙脱土纳米复合材料
• 4.2.2 预聚体法合成聚氨酯/蒙脱土纳米复合材料
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 有机蒙脱土（OMMT）插层对聚醚基聚氨酯的性能影响
• 4.3.1.1 半预聚体法制备聚醚聚氨酯/有机蒙脱土纳米复合材料
• 4.3.1.2 预聚体法制备聚醚聚氨酯/有机蒙脱土纳米复合材料
• 4.3.2 OMMT 含量对HTBN-PUU材料性能的影响
• 4.3.3 OMMT 含量对HTBN/PTMG-PUU 材料性能的影响
• 4.3.4 OMMT 含量对HTBN/PCL-PUU 材料性能的影响
• 4.3.5 OMMT 含量对HTBN/PCDL-PUU 材料性能的影响
• 4.4 本章小结
• 第五章 邻接交联网络型丁腈羟/聚醚聚氨酯弹性体的制备
• 5.1 引言
• 5.2 邻接交联网络型丁腈羟/聚醚聚氨酯弹性体的合成
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 N,N’-间苯撑双马来酰亚胺对 PUU 的材料力学性能的影响
• 5.3.2 N,N’-间苯撑双马来酰亚胺对 PUU 的材料 Tg 的影响
• 5.3.3 N,N’-间苯撑双马来酰亚胺对 PUU 的材料热失重的影响
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文及参与或完成的课题