遇水膨胀型PU及其共混合金的制备与性能研究

论文摘要

本论文采用自乳化法,以聚酯二元醇或聚醚二元醇,异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二羟甲基丙酸(DMPA)、乙二胺(EDA)、三羟甲基丙烷(TMP)等为原料分别合成了聚酯型和聚醚型遇水膨胀弹性体。通过傅里叶红外光谱对遇水膨胀型聚氨酯进行了结构表征。探讨了NCO/OH摩尔比、DMPA含量以及TMP含量对聚氨酯乳液基本性能的影响,并探讨了这些因素对聚氨酯试样力学性能和遇水膨胀性能的影响。研究结果表明：随着NCO/OH摩尔比的增大,乳液粒径增大,黏度减小,试样拉伸强度增加,断裂伸长率降低,试样的体积膨胀率在NCO/OH摩尔比较小(1.3和1.4)时比较大,NCO/OH摩尔比较大(1.5和1.6)时比较小；随着DMPA含量的增加,乳液粒径基本保持不变,黏度增加,试样拉伸强度增大,断裂伸长率减小,试样的体积膨胀率随着DMPA的增加而增大,吸水后拉伸强度保持率和二次吸水试样的体积膨胀率保持率则随之降低；TMP的加入可以改善试样吸水后的拉伸强度保持率和二次吸水试样的体积膨胀率保持率,但是体积膨胀率随着TMP含量的增加而降低。聚醚型聚氨酯的性能随DMPA含量的变化趋势与聚酯型的相似,但是与聚酯型聚氨酯相比,聚醚型聚氨酯试样吸水后拉伸强度保持率和二次吸水试样的体积膨胀率保持率较高,但是其拉伸强度和体积膨胀率较低。采用聚丙烯酸酯改性聚氨酯技术及核壳乳液聚合法,制备聚氨酯/聚丙烯酸酯(PUA)遇水膨胀弹性体并对其性能进行研究是本论文的第二部分内容。通过红外光谱对PUA进行结构表征,并用TGA分析其热稳定性。研究表明,PUA比PU的热稳定性好。随着聚丙烯酸酯(PA)含量的增加,PUA试样的拉伸强度降低,断裂伸长率增加,体积膨胀率降低,吸水后试样的拉伸强度保持率增加,二次吸水试样的体积膨胀率保持率也随着增加；随着PA中MMA含量的增加,试样的拉伸强度增大,断裂伸长率减小,体积膨胀率随之降低；加入TMP可以改善PUA的力学性能和试样反复使用性能,但是试样的体积膨胀率随着TMP含量的增加而降低。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 前言
• 1.1 遇水膨胀橡胶概述
• 1.1.1 遇水膨胀橡胶的主体材料
• 1.1.2 遇水膨胀橡胶的制备工艺
• 1.1.3 遇水膨胀橡胶膨胀机理的研究进展
• 1.1.4 遇水膨胀橡胶的应用
• 1.2 遇水膨胀型聚氨酯弹性体
• 1.2.1 遇水膨胀聚氨酯的研究进展
• 1.2.2 聚氨酯的结构与性能的关系
• 1.2.3 遇水膨胀型聚氨酯的合成原料和制备方法
• 1.2.4 聚丙烯酸酯改性聚氨酯的研究
• 1.3 本课题研究的目的和意义
• 1.4 本课题研究的内容
• 2 实验部分
• 2.1 实验原料
• 2.2 实验配方及步骤
• 2.2.1 原料的预处理
• 2.2.2 遇水膨胀型聚氨酯乳液的制备
• 2.2.3 聚氨酯/聚丙烯酸酯乳液的制备
• 2.2.4 聚氨酯和聚氨酯/聚丙烯酸酯试样的制备
• 2.3 结构表征与性能测试
• 2.3.1 红外光谱分析
• 2.3.2 热失重分析
• 2.3.3 乳液平均粒径的测试
• 2.3.4 乳液固含量的测定
• 2.3.5 乳液粘度的测定
• 2.3.6 试样拉伸性能的测试
• 2.3.7 试样遇水膨胀性能的测试
• 3 结果与讨论
• 3.1 聚酯型遇水膨胀聚氨酯
• 3.1.1 红外光谱分析
• 3.1.2 NCO/OH摩尔比对性能的影响
• 3.1.3 DMPA含量对性能的影响
• 3.1.4 TMP含量对聚氨酯性能的影响
• 3.1.5 不同溶液对试样体积膨胀率的影响
• 3.2 聚醚型遇水膨胀聚氨酯
• 3.2.1 红外光谱分析
• 3.2.2 DMPA含量对性能的影响
• 3.2.3 小结
• 3.3 聚氨酯/聚丙烯酸酯遇水膨胀弹性体
• 3.3.1 红外光谱分析
• 3.3.2 TGA分析
• 3.3.3 PA含量对性能的影响
• 3.3.4 MMA含量对性能的影响
• 3.3.5 TMP含量对性能的影响
• 4 结论
• 4.1 遇水膨胀型聚氨酯的性能
• 4.1.1 聚酯型遇水膨胀聚氨酯
• 4.1.2 聚醚型遇水膨胀聚氨酯
• 4.2 聚氨酯/聚丙烯酸酯遇水膨胀弹性体的性能
• 5 参考文献
• 6 攻读硕士学位期间发表论文情况
• 7 致谢