浇注型聚氨酯弹性体复合材料的制备及性能研究

浇注型聚氨酯弹性体复合材料的制备及性能研究

论文摘要

海洋资源开发迫切需要大量具有良好耐磨性、耐水性、减震降噪性材料。聚氨酯弹性体复合材料不仅具有很高的强度、耐磨性、耐介质性和阻尼性,而且使用寿命可达30年之久,是一种极具研究价值的复合材料。本文采用预聚体法制备了浇注型聚氨酯弹性体复合材料,通过红外光谱(FT-IR)对材料制备的反应机理进行了讨论;通过X-射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等对材料的微观结构形貌进行了表征;通过电子万能拉力机、粘弹仪、透湿杯对材料的宏观性能进行了测试。首先,论文研究了制备端羟基聚丁二烯(HTPB)型聚氨酯弹性体的最佳配方:以HTPB2600为软段,2,4-甲苯二异氰酸酯(TDI)为硬段,-NCO含量控制在4.9%~5.0%,3,5-二甲硫基甲苯二胺(DADMT)/三羟甲基丙烷(TMP)(1:1)作为混合扩链剂,当量系数为1.1,增塑剂邻苯二甲酸二丁酯(DBP)的质量为预聚体的0.1倍。其次,对聚氨酯弹性体进行了改性研究。把线性高分子、功能填料加入到体系中以改善复合材料的力学性能和阻尼性能。结果表明,(1)PU/E-51复合材料。E-51的加入量为预聚体质量的三分之一时,复合材料的力学性能有了显著提高;改性后材料的阻尼峰大幅度向高温区移动,且阻尼温域加宽。(2)PU/压电陶瓷复合材料。压电陶瓷的加入量为预聚体质量的60%时,复合材料的力学性能最好;PU/压电陶瓷复合材料的E′和E″随温度的上升下降速率较改性前加快;PZT型压电陶瓷和空心玻璃微珠同时改性时,E′和E″随温度上升而下降的速度明显下降。最后,论文还设计了制备聚氨酯/有机小分子DZ杂化阻尼材料的新方法。结果表明,有机小分子以熔融状态加入到聚氨酯阻尼材料反应体系时,所得材料的内部产生一定的有序排列;材料的tgδ有了较大的提高,最高值达到0.47;在0.1~100000 Hz内,材料的E′和E″呈加速上升的趋势。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第1章 绪论
  • 1.1 研究背景
  • 1.1.1 聚氨酯弹性体
  • 1.1.2 聚氨酯弹性体复合材料
  • 1.2 国内外研究现状、水平和发展趋势
  • 1.2.1 聚氨酯改性的研究进展
  • 1.2.2 粘弹性阻尼材料的研究进展
  • 1.3 本论文研究课题的提出及主要研究内容
  • 1.3.1 本论文研究课题的提出
  • 1.3.2 主要研究内容
  • 第2章 实验仪器与原理
  • 2.1 实验试剂及仪器
  • 2.1.1 实验试剂
  • 2.1.2 实验仪器
  • 2.2 实验原理
  • 2.2.1 聚氨酯弹性体的合成原理
  • 2.2.2 聚氨酯弹性体的交联反应
  • 2.2.3 聚氨酯弹性体制备的有关化学计算
  • 2.2.4 异氰酸酯基含量的测定
  • 2.2.5 时温等效(TTS)原理
  • 2.3 实验方法与过程
  • 2.4 实验初步条件的确定
  • 2.4.1 反应条件的确定
  • 2.4.2 -NCO分析条件的确定
  • 2.4.3 固化条件的确定
  • 2.4.4 其他因素的分析
  • 2.5 表征方法
  • 2.6 本章小结
  • 第3章 聚氨酯弹性体的制备及表征
  • 3.1 引言
  • 3.2 聚氨酯弹性体的制备
  • 3.2.1 制备预聚体
  • 3.2.2 扩链固化
  • 3.3 结果与讨论
  • 3.3.1 反应机理及FT-IR分析
  • 3.3.2 聚氨酯弹性体的力学性能分析
  • 3.4 本章小结
  • 第4章 聚氨酯弹性体复合材料的改性研究
  • 4.1 引言
  • 4.2 聚氨酯弹性体复合材料的制备
  • 4.3 结果与讨论
  • 4.3.1 环氧树脂(E-51)改性聚氨酯弹性体复合材料
  • 4.3.2 压电陶瓷改性聚氨酯弹性体复合材料
  • 4.3.3 压电陶瓷与空心玻璃微珠同时改性聚氨酯弹性体复合材料
  • 4.3.4 有机小分子改性聚氨酯弹性体复合材料
  • 4.4 本章小结
  • 结论
  • 参考文献
  • 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
  • 致谢
  • 相关论文文献

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