HMDI基聚氨酯弹性体的制备及力学性能研究

以聚四氢呋喃醚二醇(PTMG)、聚醚多元醇(EP3600)、环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)为主要原料,以1,4-丁二醇(BDO)为扩链剂,采用半预聚体法合成了一系列聚氨酯弹性体。研究了多元醇配比、预聚体异氰酸根(NCO)含量、扩链剂用量、异氰酸根指数对聚氨酯弹性体性能的影响。结果表明:数均分子量为1000的PTMG(PTMG1000)与EP3600摩尔比为4∶6,预聚体中NCO质量分数为9.5%,BDO质量分数为2%,异氰酸根指数为1.10时,可操作性最好,制备的聚氨酯弹性体力学性能最佳。     

HTPB型聚氨酯弹性体的改性研究

采用预聚体法制备了端羟基聚丁二烯(HTPB)型聚氨酯弹性体,并采用了化学改性的方法对HTPB型聚氨酯弹性体进行了改性研究.结果表明:以分子量为3100的HTPB作软段,2,4-甲苯二异氰酸酯(TDI)作硬段,预聚体中-NCO的含量控制在4.5%～5.0%之间,双酚A型环氧树脂(E-51)占25%时,弹性体材料的力学性能和耐水性能最好.     

HTPB/共聚醚型聚氨酯密封胶的研制

将端羟基聚丁二烯(HTPB)与四氢呋喃和环氧丙烷的共聚醚以不同的比例混合作为软段通过预聚体法合成了一系列的聚氨酯弹性体,详细考查了HTPB/共聚醚的比例和不同扩链剂对所合成材料的物理机械性能、耐水性能、电性能和热性能的影响.结果表明当HTPB/共聚醚为30/70,由MOCA为扩链剂时,所合成材料的各项性能最佳.     

硬段结构对3,3-双(叠氮甲基)环氧丁烷-四氢呋喃共聚醚弹性体力学性能的影响EI北大核心CSCD

以3,3-双(叠氮甲基)环氧丁烷-四氢呋喃共聚醚(PBT)为软段,不同异氰酸酯和扩链剂为硬段,以一步法合成了不同硬段结构的聚氨酯弹性体。采用广角X射线衍射对其结构进行表征,表明刚性扩链剂(SR)制备的弹性体衍射峰强度比柔性扩链剂(DEG)制备的弹性体强,表明其硬段排列较规整。进一步采用常温拉伸、高温蠕变和低温动态力学分析等手段对其进行了不同温度的力学性能测试,结果显示SR扩链后弹性体拉伸强度达到5.36 MPa,较DEG扩链弹性体的2.29 MPa有很大提高,初始分解温度前者(208℃)也高于后者(198℃),高温蠕变量也从90.1%降到39.7%;与扩链剂相比,异氰酸酯结构对力学性能的影响较小,由包含对称结构的甲苯二异氰酸酯(TDI)固化的弹性体拉伸强度(5.36 MPa)比4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)固化的弹性体(3.16 MPa)高,低温和高温性能相差不大。     

硬段结构对3,3-双(叠氮甲基)环氧丁烷-四氢呋喃共聚醚弹性体力学性能的影响

以3,3-双(叠氮甲基)环氧丁烷-四氢呋喃共聚醚(PBT)为软段,不同异氰酸酯和扩链剂为硬段,以一步法合成了不同硬段结构的聚氨酯弹性体。采用广角X射线衍射对其结构进行表征,表明刚性扩链剂(SR)制备的弹性体衍射峰强度比柔性扩链剂(DEG)制备的弹性体强,表明其硬段排列较规整。进一步采用常温拉伸、高温蠕变和低温动态力学分析等手段对其进行了不同温度的力学性能测试,结果显示SR扩链后弹性体拉伸强度达到5.36 MPa,较DEG扩链弹性体的2.29 MPa有很大提高,初始分解温度前者(208℃)也高于后者(198℃),高温蠕变量也从90.1%降到39.7%;与扩链剂相比,异氰酸酯结构对力学性能的影响较小,由包含对称结构的甲苯二异氰酸酯(TDI)固化的弹性体拉伸强度(5.36 MPa)比4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)固化的弹性体(3.16 MPa)高,低温和高温性能相差不大。     

XLDB推进剂用衬层粘合剂基础配方设计

依据相似相容原理、溶解度参数差|δ1-δ2|和抗NG迁移能力从3种粘合剂中选择出端羟基聚丁二烯(HTPB)作为交联改性双基推进剂(XLDB)用衬层的粘合剂,其交联剂为2,4-TDI,扩链剂为三乙醇胺(TEA)。通过研究扩链剂用量对HTPB力学性能的影响,确定了TEA的用量为1.6%;通过比较4种增塑剂对HTPB的增塑效果,其最佳增塑剂为癸二酸二异辛酯(DOS);研究了DOS用量对HTPB力学性能的影响,其最佳用量为5%。VST法测试推进剂和衬层的净增放气量为1.82mL,说明衬层与推进剂具有良好的相容性。     

聚碳酸亚丙酯聚氨酯弹性体的合成与性能

以聚碳酸亚丙酯二醇、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)和1,4-丁二醇(BDO)等为原料,采用预聚体法合成了聚碳酸亚丙酯聚氨酯弹性体(PUE-PPC)。研究表明,PUE-PPC拉伸强度和撕裂强度优于聚醚型弹性体;与聚酯型弹性体相比,具有较好的水解稳定性,经35d浸泡后,其拉伸强度保持率高出33%。研究了异氰酸酯指数(R)、预聚体-NCO基含量、扩链剂种类等对PUE-PPC力学性能的影响。结果表明,随着R值减小,弹性体的拉伸强度和撕裂强度先增大后减小,并在R=1.05时达到最大值,断裂伸长率则一直增大;随着-NCO基含量的增加,弹性体的拉伸强度和撕裂强度提高,而断裂伸长率减小;扩链剂链长越短,弹性体力学性能越好。     

聚氨酯柔性电子封装胶的研制

以聚醚多元醇、聚丙二醇(PPG)和2,4-甲苯二异氰酸酯(TDI)为原料,通过添加催化剂二月桂酸二丁基锡和扩链剂1,4-丁二醇制备了固化快、强度适中、延展性良好的聚氨酯电子封装胶。利用傅里叶变换红外光谱仪、热重分析仪分析了聚氨酯电子封装胶的结构和热稳定性能,考察了TDI与PPG摩尔比、聚醚多元醇与聚氨酯预聚体质量比、催化剂、扩链剂及其用量对聚氨酯电子封装胶力学性能及固化速率的影响。结果表明:在PPG相对分子质量为1000、n(TDI)∶n(PPG)=2∶1、m(聚醚多元醇)∶m(聚氨酯预聚体)=0.6、扩链剂1,4-丁二醇用量为3%时,聚氨酯电子封装胶的拉伸强度达到5.8MPa,断裂伸长率大于900%;催化剂二月桂酸二丁基锡用量为0.3%,固化时间小于40min时,聚氨酯电子封装胶耐热性能良好。     

侧链含氟聚氨酯透明弹性体的制备与性能研究

以侧链含氟聚醚多元醇、N220、A3050、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、扩链剂1420为主要原料,采用预聚法成功制备了侧链含氟聚氨酯透明弹性体(SC-FPU)。通过红外(FT-IR)、动态力学分析(DMA)、拉伸试验、接触角测定仪等手段分别研究了不同氟含量的侧链含氟聚氨酯弹性体的化学结构、耐热性、力学性能与表面性能。结果表明,SC-FPU弹性体具有较好的耐热性、力学性能和表面性能,氟含量对侧链含氟聚氨酯弹性体的性能影响较大。     

预聚物法制备喷涂聚氨酯弹性体研究

本文以MDI、HMDI、IPDI、二胺扩链剂、端氨基聚醚、端羟基聚醚等为主要原料用预聚物法制备了双组分喷涂聚氨酯弹性体。探索了配方中异氰酸酯种类、NCO的含量、不同扩链剂和不同端羟基聚醚等因素对聚氨酯弹性体的影响。通过改变预聚体中多异氰酸酯类型及NCO的含量,调节配方中软硬段质量分数,选择聚醚多元醇和端氨基聚醚种类,以及合理搭配不同的扩链剂,可以制得不同性能的聚氨酯弹性体材料。     

MDI-50型聚氨酯弹性体材料合成及性能研究

利用MDI-50、聚醚多元醇和3,3′-二氯-4,4′-二氨基-二苯基甲烷(MOCA)扩链剂制备了MDI-50型聚氨酯弹性体,研究了游离异氰酸酯基质量含量、聚醚多元醇相对分子质量对MDI-50聚氨酯弹性体力学性能的影响,采用示差扫描量热分析(DSC)、热重分析(TG)、红外光谱(FTIR)及力学性能等测试方法对MDI-50型聚氨酯弹性体的结构及性能进行了表征和分析,并与TDI-80型聚氨酯弹性体相比较。结果表明:MDI-50型聚氨酯弹性体的综合性能明显优于TDI-80型。MDI-50型弹性体的硬度、撕裂强度和抗拉强度都随预聚体游离-NCO质量含量的提高而增大,随聚醚多元醇软链段相对分子质量增大而减小,而断裂伸长率相反。     

双模聚氨酯交联体系的力学性能

以端羟基聚丁二烯(HTPB)、环氧乙烷-四氢呋喃共聚醚(PET)以及聚叠氮缩水甘油醚(GAP)为粘合剂,多异氰酸酯(N100)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为固化剂,三羟甲基丙烷(TMP)为交联剂,制备了PETS/PETL/N100、GAP/PETL/N100、GAP/PET/IPDI/TMP、GAP/HTPB/IPDI/TMP四种双模聚氨酯交联体系,研究了双模网络对聚氨酯弹性体力学性能的影响。结果表明,双模体系较之于短链单模体系,力学性能有了较大的改善。双模聚氨酯交联体系力学性能的提高主要是非仿射变形的结果,非仿射变形程度主要取决于交联点之间的氢键数。单组分固化反应速率的差异对双模体系的力学性能影响较大。     

氟与端羟基聚丁二烯复合改性UV固化多臂型聚氨酯的合成与性能

采用甲基丙烯酸十二氟庚酯(DFHMA)和二乙醇胺(DEOA)自制含氟二元醇;以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚碳酸酯二元醇(PCDL)、端羟基聚丁二烯(HTPB)、含氟二元醇、季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)为主要原料合成—NCO半封端线型聚氨酯;将双季戊四醇(Di-PE)加入聚氨酯体系,制备了氟与端羟基聚丁二烯复合改性UV固化多臂型聚氨酯。通过红外光谱和核磁共振对聚合物进行表征,并研究了不同含氟二元醇及端羟基聚丁二烯添加量对涂膜水接触角、吸水率、热稳定性、硬度、力学性能等的影响。测试结果表明,含氟二元醇和端羟基聚丁二烯的引入使涂膜的水接触角增加,吸水率大幅降低,热稳定性增强,硬度提高。当含氟二元醇质量分数为8%,端羟基聚丁二烯质量分数为20%时,涂膜的综合性能最佳。     

HTPB/PTMEG/DADMT聚氨酯弹性体的动态性能

以端羟基聚丁二烯(HTPB)、聚四氢呋喃醚二醇(PTMEG)和2,4-甲苯二异氰酸酯(TDI-100)为原料,二甲硫基甲苯二胺(DADMT)为扩链剂,制得聚氨酯弹性体(PUE)。采用力学性能测试、差示扫描量热(DSC)、动态力学分析(DMA)及热重分析(TG)研究了HTPB/PTMEG比值、HTPB相对分子质量对PUE性能的影响。结果表明,HTPB(羟值0.836mmol/g)/PTMEG质量比为1∶4时,PUE力学性能最佳,拉伸强度30.3MPa,撕裂强度99.8kN/m;PU0(0.8)的tanδ峰位于-56.2℃,0℃以后,tanδ值低于0.08,说明丁羟型PUE比PTMEG型具有更好的动态性能,且HTPB分子量高,动态性能好;丁羟型PUE具有更高的热稳定性。     

Investigation of novel polyurethane elastomeric networks based on polybutadiene-ol/polypropyleneoxide mixture and their structure–properties relationship

Polyurethane elastomer networks were designed and synthesized based on hydroxyl terminated polybutadiene/polypropyleneoxide (HTPB/PPO) mixtures, 2,4-toluene diisocyanate and 1,4-butanediol. Various networks with different molar ratio of HTPB to PPO (0/100, 25/75, 50/50, 75/25 and 100/0) had been prepared. Depending on the length of soft segment, average functionality of polyol mixtures, mechanical and thermal properties of samples were varied. Our observations confirmed that final properties of the networks can be attributed to two synergistic factors: (a) formation of chemical network (crosslinking) and (b) soft segment length. An optimum composition was found. This optimum composition shows that both physical (hard domains) and chemical network (crosslinking) have synergistic effects. Moreover, Flory–Hugins interaction parameters of soft and hard segments were calculated. Synthesized polyurethane elastomer networks have a structure similar to semi interpenetrating polymer networks, which is named pseudo-semi-IPN. These novel polyurethane elastomer networks show higher tensile strength and economic benefit than polyurethanes which are based on other non-polar polyols.     

微孔聚氨酯弹性体鞋底材料反应体系的研究

介绍了微孔聚氨酯弹性体某地底材料的合成原理,反应体系和发展动态,着重分析了主要原料：异氰酸酯、聚多元醇、扩链剂、发泡剂、催化剂、匀泡剂的种类及用量对聚氨酯鞋底物理机械性能的影响。     

超支化聚氨酯改性水性环氧树脂固化剂的制备与性能

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二羟甲基丙酸(DMPA)和二乙醇胺(DEOA)为原料,合成出了超支化聚氨酯核HBPU-0;以IPDI、聚醚多元醇(N210)、DMPA等原料合成线型聚氨酯,然后将线型聚氨酯接枝到HBPU-0上,制备出超支化聚氨酯(HBPU);再以HBPU、环氧树脂E-44、丁基缩水甘油醚单封端的四乙烯五胺(TEPA-660a)为主要原料制备出超支化聚氨酯改性水性环氧树脂固化剂。用红外光谱、核磁共振、透射电镜、扫描电镜和热失重等方法表征和测试了聚合物的结构与性能,研究了HBPU含量对固化膜断面形貌、力学性能、热性能的影响。结果表明,当HBPU质量分数达到24%时,固化膜的综合性能最佳,此时冲击强度为23.4kJ/m2,拉伸强度为52.4 MPa,5%和50%的质量热损失温度分别为287.5℃和376℃,与未改性环氧树脂相比,柔韧性和耐热性均有显著提高。     

Synthesis of cross-linked polyurethane elastomers with fluorescein linkages

The reaction of polyurethane prepolymers with fluorescein (free acid) and glycerin or castor oil-cross-linker has been performed in N,N-dimethylformamide and in such way a cross-linked elastomer material has been obtained. Polyurethane prepolymers were prepared by reaction of the poly(1,4-butane)diols (Terathane 1400) with aliphatic 1,6 hexamethylene diisocyanate. The above polymerization reactions lead to the formation of novel aromatic–aliphatic polyurethane elastomers having fluorescein moieties in the main chain. The resulting novel cross-linked polyurethanes have excellent mechanical properties, especially in the castor oil polyurethane elastomer formulations and show light-violet fluorescence property and could be used as photoactive polymers for labeling materials. These polyurethanes were characterized through IR, TGA, DSC, and mechanical analyses. Some aspects of the fluorescent emission in fluorescein-polyurethane elastomers were studied.     

TiO_2填充聚氨酯弹性体复合材料的性能

以聚己二酸乙二醇酯二醇(PEA)、甲苯二异氰酸酯(TDI)、3,3-二氯-4-4-二苯基甲烷二胺(MOCA)为原料,采用预聚法合成聚氨酯弹性体,并选用微米级的TiO2对聚氨酯弹性体进一步增强,考察了TiO2加入量及交联剂MOCA用量对聚氨酯弹性体复合材料力学性能的影响。结果表明,微米级的TiO2对聚氨酯弹性体的力学性能有一定的提高,并且在TiO2加入量为4%(相对于PEA而言),MOCA用量为理论用量的82%~87%时,复合材料综合力学性能最好。SEM对其表面和断口形貌分析表明,TiO2在复合材料中分布较均匀,其断裂为韧性断裂。     

异氰酸酯功能化氧化石墨烯/热塑性聚氨酯弹性体复合材料的制备与性能

采用甲苯-2,4-二异氰酸酯（TDI）对氧化石墨烯（GO）进行表面接枝改性,制得TDI功能化GO（TDI-GO）,再将其分散于4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯中,经原位聚合法制备TDI-GO/热塑性聚氨酯弹性体（TPU）复合材料。利用FTIR、XPS、DSC、TG、SEM、维卡软化温度和拉力试验机等测试手段,表征和分析了TDI-GO的表面结构及TDI-GO含量对TDI-GO/TPU复合材料结构与性能的影响。结果表明,TDI成功接枝改性GO,TDI-GO的加入使TPU体系的微相分离程度减弱,其异相成核作用提高了TPU硬段相的结晶性能;相比纯TPU基体,TDI-GO/TPU复合材料耐热性能提高,当TDI-GO添加量为0.5wt%时,复合材料5%热失重温度提高了约9℃,维卡软化温度提高了约18℃;TDI-GO/TPU复合材料力学性能明显提高,与纯TPU相比,TDI-GO含量为0.5wt%的TDI-GO/TPU复合材料拉伸强度提高了近10 MPa,断裂伸长率提高了约32%。