聚醚多元醇和醇类扩链交联剂并用对聚氨酯弹性体性能的影响

用4,4′-二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）和聚四氢呋喃聚醚(PTMG)为原料合成聚氨酯（PU）预聚体,以三官能度聚醚多元醇（330N）,三羟基甲基丙烷（TMP）和1,4-丁二醇（BDO）为原料制备PU弹性体。讨论了聚醚多元醇与醇类扩链剂并用和醇类扩链交联剂并用对PU弹性体性能的影响。结果表明,随着330N与BDO羟基数比增大,软段玻璃化转变温度（T_gs）随之降低、拉伸强度和硬度下降、拉断伸长率增加;而随着TMP与BDO羟基数比增加,T_gs随之升高、拉伸强度与拉断伸长率下降、硬度保持不变。     

混合扩链剂对聚氨酯弹性体氢键和阻尼性能的影响

针对纯3,3′-二氯-4,4′-二氨基二苯甲烷（MOCA）扩链制备的2,4-甲苯二异氰酸酯（TDI）型聚氨酯（PU）弹性体阻尼性能欠佳的问题,采用MOCA/聚四氢呋喃醚二醇（PTMG）混合扩链剂,通过预聚体法制备不同扩链剂比例的PTMG-TDI型PU弹性体. 分别采用FTIR、DSC、DMA测试发现：随着混合扩链剂中PTMG1000（Mn为1 000）比例增加,PU的氢键化指数降低,软硬段的微观相分离程度下降,硬段微晶的熔融温度和熔融焓随之减小,损耗因子增大. 当MOCA与PTMG1000的摩尔比为85 15时,PU硬度为85 A,拉伸强度、撕裂强度分别为33.1 MPa和70.5 kN/m,与纯MOCA制备的PU相比,硬度下降5 A,力学强度保持在较高值,损耗因子tan δ增加,制备的金属轮毂/PU复合滚轮达到耐久性检测标准,运行噪声降低3 dB.     

改性HTBN型聚氨酯弹性体的配方优化研究

以端羟基聚丁二烯—丙烯腈共聚物(HTBN)为软段、聚醚(酯)多元醇为改性剂,采用浇铸工艺制备聚氨酯弹性体(PUE)。研究了聚醚(酯)多元醇种类、分子量以及用量对PUE力学性能的影响,研究了二异氰酸酯、扩链剂种类对PUE力学性能的影响。实验结果表明:以HTBN与PTMG-1000混合物(质量比为1 1)为软段、PPDI为硬段、E-300作为扩链剂制备PUE,当预聚体NCO%为6.0%、NCO/NH2摩尔比为1.05,预聚体浇注固化后在115℃热处理2 h,得到的PUE力学性能最佳。PUE的拉伸强度为48.23 MPa、撕裂强度为165.26 N/mm、断裂伸长率为652.45%、硬度(邵氏A)为97。     

含氟聚氨酯的制备及性能研究

以二甲苯为溶剂,全氟聚醚二元醇和异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）为原料,1,4丁二醇（BDO）作为扩链剂合成了含氟聚氨酯（FPU）,通过改变软段全氟聚醚二元醇用量控制FPU的氟质量分数.并且以聚丙二醇（PPG）和异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）为原料,以1,4丁二醇（BDO）作为扩链剂合成了不含氟的聚氨酯（PU）作为对比.对PU与FPU的结构进行了表征,考察了氟质量分数对FPU热稳定性、力学性能以及疏水疏油性的影响.结果表明,制得的FPU具有更高的拉伸强度,同时在保持聚氨酯疏油性的同时,还获得了较好的疏水性.      

免充气轮胎用聚氨酯弹性体的合成及性能

以聚己内酯(PCL)为软段,二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI-100)和1,4-丁二醇(BDO)为硬段,通过分子结构设计制备具有优良动态力学性能和低温性能的浇注型聚氨酯弹性体,并将聚氨酯弹性体用于制备免充气轮胎。研究了预聚体NCO(异氰酸酯基)质量分数和软段分子量对弹性体动态力学性能和低温性能的影响。结果表明：当预聚体NCO质量分数为6.0%,分子量1 000和2 000的PCL质量比为15∶10时,合成的聚氨酯弹性体综合性能最佳,此弹性体的玻璃化转变温度为-13.25℃,常温下硬度为85.0 A,拉伸强度为49.21±2.39 MPa,断裂伸长率为(679.26±17.16)%,循环拉伸弹力恢复率为89.96%;动态力学分析结果显示此弹性体的储能模量为17.5 MPa,损耗因子tanδ仅为0.167(25℃)。将该配方制备的弹性体用于制备免充气轮胎,所制备的免充气轮胎通过了轮胎耐久性测试,满足技术要求。     

PBT聚醚聚氨酯不同活泼氢组分固化体系研究

以3, 3-双叠氮甲基氧杂环丁烷-四氢呋喃共聚醚（PBT）为聚醚聚氨酯的软段、甲苯-2,4-二异氰酸酯(TDI)为固化剂、一缩二乙二醇（DEG）为扩链剂、三羟甲基丙烷（TMP）为交联剂，利用二步法制备了不同活泼氢组分的PBT聚醚聚氨酯。采用傅里叶变换红外光谱（FT-IR）仪、差示扫描量热（DSC）仪、电子万能试验机及溶胀率测试仪，对PBT/TDI、PBT/TDI/DEG、PBT/TDI/TMP/和PBT/TDI/DEG/TMP体系进行了固化反应动力学及力学性能的研究。结果表明：PBT/TDI、PBT/TDI/DEG、PBT/TDI/TMP/和PBT/TDI/DEG/TMP体系的固化反应均为二级反应，活化能分别为135.984、165.573、164.933、164.292 kJ/mol。加入DEG可显著提高黏合剂基体的断裂伸长率，但拉伸强度下降；加入TMP能提高黏合剂基体的拉伸强度，但断裂伸长率下降；同时加入DEG和TMP的黏合剂基体拉伸强度提高，断裂伸长率有所下降。DEG和TMP能不同程度地提高固化体系的交联密度。     

甲基丙烯酸甲酯改性聚醚聚氨酯的结构形态与力学性能

采用同步法合成了聚氨酯(PU)/聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的线型共混物、嵌段共聚物和互穿高聚物(IPN)。凭藉力学性能测试、电镜观察和动态力学谱分析,研究了光固化、热固化、化学组成、物理结构等因素对体系力学性能、结构形态和粘弹行为的影响。结果表明:PU/PMMA是呈两相结构的部分相容体系,其中线型共混物伸长率最大,IPN强度最高,而嵌段共聚物的力学性能较差。此外,嵌段共聚物和IPN光固化体系形成的相畴结构均一,其抗张强度和伸长率明显高于热固化体系。聚合物的力学性能除了受化学结构影响以外,还与化学组成有关,随体系中PMMA含量和PU中硬链段含量增加,聚合物抗张强度升高,伸长率下降。     

聚氨酯/聚甲基丙烯酸甲酯/有机蒙脱土纳米复合材料的结构、形态与力学性能

将插层纳米复合技术与同步互穿聚合物网络（IPN）技术相结合,制备了聚氨酯（PU）/聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）/有机蒙脱土（OMMT）纳米复合材料.用XRD,SEM,TEM等手段并通过力学性能测试研究了该复合材料和相应的PU/PMMA-IPN材料的结构、形态和力学性能.结果表明,PU/PMMA/OMMT纳米复合材料中一部分蒙脱土以8～20nm厚、50～200nm长的片层有序地分布在聚合物基体中,形成了插层/剥离型纳米复合材料,其力学性能显著优于相应的PU/PMMA-IPN材料.OMMT易与PU/PMMA/OM-MT体系中的PU硬段及PMMA分子链形成氢键结合,使得OMMT,PU,PMMA彼此之间的相互作用加强,相容性改善,导致体系的力学性能显著提高.文中还研究了OMMA添加量、PU/PMMA质量比、过氧化二苯甲酰（BPO）添加量、二甲基丙烯酸乙二酯（EGDMA）添加量、1,4丁二醇（BDO）系数等因素对PU/PMMA/OMMT纳米复合材料力学性能的影响,获得PU/PMMA/OMMT纳米复合材料的最佳制备条件为：PU/PMMA质量比为60/40,OMMT,BPO和EGDMA添加量分别为MMA单体质量的5.0%,0.80%和2.0%,BDO系数为0.80.     

改性二胺合成新型脂肪族聚脲弹性体

通过丙烯腈和异佛尔酮二胺(IPDA)的加成反应，合成了一种新型的二元仲胺扩链剂(MIPDA)。将IPDA和MIPDA分别与异佛尔酮二异氰酸酯、端氨基聚醚(Jeffamine D2000)反应，制备脂肪族聚脲弹性体。与IPDA扩链剂合成的聚脲相比，由MIPDA合成聚脲的反应速率大大降低，这类弹性体中软段和硬段的相容性较好，但硬段的有序程度较差，同时显示出较高的拉伸强度和断裂伸长率。研究结果表明，MIPDA是制备喷涂型聚脲的新型扩链剂。     

由八氯环四膦腈制备高弹性聚二乙氧基膦腈及其构象的研究

在制备六氯环三膦腈的过程中将八氯环四膦腈很好地分离出来,并以八氯环四膦腈作为聚合单体在300℃下熔融开环聚合8h,可得到较高收率（46%）的聚二氯膦腈中间体,进一步被乙醇钠取代可制得聚二乙氧基膦腈弹性体。两种环膦腈单体以及聚合物,通过IR,¹H-NMR,³¹P-NMR,熔点测定、动态热机械分析等手段进行了表征;通过半经验法计算了(—P=N—)基团在弹性体内对结构单元摩尔体积的贡献V_r(—N=P—)=34.06cm₃/mol,并讨论了聚二乙氧基膦腈的分子构象,结果表明其高分子链呈(tc)构象,内转角φ近似为56.3°。     

丁二酸系聚氨酯弹性体的研制

合成了一种新系列丁二酸多元醇聚酯，并用它合成出耐酮类溶剂的聚氨酯弹性体。考察了聚酯多元醇结构、多异氰酸酯种类、扩链剂种类及合成工艺对聚氨酯弹性体机械性能和耐溶剂性能的影响。     

NDI型聚氨酯弹性体的氢键研究

采用预聚物法合成了以聚四氢呋喃醚二醇(PTMG)、聚氧化丙烯二醇(PPG)、1, 5-萘二异氰酸酯(NDI)、1,4-丁二醇(BDO)、三羟甲基丙烷(TMP)等为主要原料的双组分浇注型聚氨酯弹性体。通过红外分析、差示扫描量热分析,对NDI型聚氨酯弹性体中存在的氢键进行了深入研究。结果表明,NDI型聚氨酯弹性体的亚氨基(N—H)完全氢键化,羰基(C＝O)氢键化程度高,微相分离严重;随着预聚物中异氰酸根含量的增加,硬段微区氢键化程度逐渐提高,其中有序氢键化程度逐渐升高,而无序氢键化程度随之下降;PTMG2000-NDI系聚氨酯弹性体的软段容易产生结晶,而DL2000-NDI系聚氨酯弹性体和PTMG1000-NDI系聚氨酯弹性体的软段无结晶行为;低聚物多元醇的种类及其分子量也是聚氨酯弹性体的氢键的重要影响因素。     

IPDI基热塑性聚醚聚氨酯弹性体的形态结构与性能

采用熔融预聚二步法合成了以环氧乙烷－四氢呋喃无规共聚醚为软段,异佛尔酮二异氰酸酯和1,4－丁二醇为硬段的热塑性取氨酯弹性体（TPU）,利用DSC,DMA,TEM,WAXD对聚合物的形态结构进行了表证,并测试了力学性能,结果表明,聚合物具有典型的微相分离特征,随着硬段含量的增加,微相分离程度增加,拉伸强度也随着增加,而延伸率却有降低的趋势,WAXD分析表明,所有TPU均不存在明显的结晶形态,当硬段含量为45％－50％,聚合物的综合性能达到最优。     

含聚乳酸软段聚氨酯材料的结构与性能研究

以左旋丙交酯（L-LA）为原料,首先合成左旋聚乳酸二元醇（PLLA）,然后以PLLA、聚四氢呋喃二元醇（PTMG）为软段,4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯（HMDI）、1,4-丁二醇（BDO）为硬段,采用二步法合成一系列含PLLA软段的聚氨酯化合物。通过核磁氢谱、红外分析、差示扫描量热仪、力学性能测试等手段确认并分析了含PLLA软段的聚氨酯弹性体结构与性能的关系。结果表明,软段的性质如玻璃化转变温度、熔点等会明显影响聚氨酯材料的玻璃化转变温度和熔点;虽然刚性软段PLLA可以显著提升聚氨酯材料的力学性能,但是也会导致材料在大应变下的首次回复性能大幅下降。     

助剂对聚氨酯微孔弹性体力学性能的影响

以聚酯POL-2016、聚醚PPG-330N、异氰酸酯MT、MDI-100LL、交联剂乙二醇、TMP等为主要原料，采用半预聚物法制备聚氨酯微孔弹性体．研究了在MT／MDI-100LL体系中各种助剂的用量或种类对聚氨酯微孔弹性体力学性能的影响．随着固化剂TMP用量的增加，微孔弹性体的拉伸强度、100％定伸应力先升后降；而回弹性先稍有降低后升高，扯断伸长率则呈先降后升再降的趋势．当固化剂TMP的加入量为A组分中多元醇质量的1．5％时，试样的综合性能较好．发泡剂用量增加，微孔弹性体的机械强度、回弹性先剧烈下降，当用量大于2％时又略有上升或下降缓慢．泡沫稳定剂用量增加，微孔弹性体的机械强度和回弹性均升高，扯断伸长率也稍有升高．催化剂用量增加，微孔弹性体的力学性能下降而工艺性能提高，因此应控制催化剂的用量．     

二醇扩链剂对聚醚型热塑性聚氨酯性能的影响

以聚醚多元醇为软段,4,4′-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)和不同小分子二元醇为硬段,采用预聚体法合成热塑性聚氨酯(TPU)。研究了异氰酸酯指数、不同扩链剂以及混合扩链剂的物质的量比对聚醚型热塑性聚氨酯性能的影响。结果表明,当异氰酸酯指数为1.02时,热塑性聚氨酯的综合性能最佳;一缩二乙二醇合成的TPU具有最佳的力学性能,而双酚A合成出来的TPU具有优异的熔体流动性,当双酚A与一缩二乙二醇的物质的量比为1/3时,聚醚型热塑性聚氨酯在保持一定力学性能的同时又具有较好的熔体流动性。     

聚氨酯弹性体电致伸缩特性

为了提高材料的电致伸缩特性,通过原位共聚合法在聚氨酯弹性体(PUE)中掺入了不同质量比例的纳米钛酸钡.采用LCR测试仪、邵氏硬度计和电容法电致伸缩特性测试装置研究了纳米钛酸钡掺杂对PUE的影响.试验结果表明:随着掺杂比例的提高,PUE的介电系数和硬度增加,回复速度变差;较低的掺杂能提高PUE的电致伸缩应变,过高的掺杂导致PUE电致伸缩特性下降,掺杂6%钛酸钡的PUE表现出最佳电致伸缩应变.进一步对PUE电致伸缩特性因素进行了理论分析并提出了电致伸缩弹性体电荷迁移逾渗模型,其很好地解释了电致伸缩材料弯曲、临界电场反转膨胀、高掺杂回弹等现象.     

填充型聚氨酯弹性体的合成及性能研究

以聚醚N210、甲苯二异氰酸酯(TDI-80)为原料,MOCA为扩链剂,分别添加无机填料(石英粉、玻璃粉、煤沥青)和有机填料(环氧树脂、聚酰亚胺、羟基氯醋)合成填充型聚氨酯弹性体,考察了不同填料与不同添加量对聚氨酯弹性体的黏度、力学性能、热性能的影响。结果表明:填料的加入可在一定程度上提高体系的热稳定性;添加质量分数5%的环氧树脂所合成的聚氨酯弹性体,其力学性能提高最为明显。