水性形状记忆聚氨酯的合成及性能研究

文章以2,4-甲苯二异氰酸酯(TDI)、聚己内酯二醇(PCL)、二羟甲基丙酸(DMPA)和三羟甲基丙烷(TMP)合成水性内交联型形状记忆聚氨酯(WSPU),研究不同分子量的PCL以及亲水扩链剂的存在下,对其形状记忆性能的影响.FT-IR、1H-NMR、DSC、形状记忆性能表征结果表明,当软硬段质量分数为定值时,PCL分子量的增加使得软段结晶程度增加;当PCL分子量在5 000时,乳液性能稳定,它的形状记忆恢复率已达到95%;但随着软段分子量的增大,导致聚氨酯粒径也随之增大,乳液的不稳定性增加.     

硬段含量对快速固化聚氨酯修补胶性能的影响

制备了不同硬段含量(18%～34%)的快速固化聚氨酯修补胶(PRA),考察了硬段含量对PRA的固化时间、力学性能、耐热性能、耐水性能和耐磨性能的影响。结果表明：当硬段含量由18%增加到34%时,PRA的氢键化程度增大,固化速度加快,拉伸强度、撕裂强度和剪切强度增大,断裂伸长率减小;随着硬段含量的增加,总体上PRA的起始分解温度提高,硬段热失重率增大,软段热失重率减小;硬段含量对PRA吸水率的影响很小,浸水7 d后PRA的力学性能与浸水前相比有所下降;随着硬段含量的增加,PRA的磨耗体积先减小后增大,在硬段含量为26%和30%时磨耗体积较小;硬段含量为30%的PRA的综合性能较好,其固化时间为50 s,拉伸强度为19.94 MPa,断裂伸长率为460%,撕裂强度为70.72 kN/m,剪切强度为1.87 MPa,阿克隆磨耗体积为47 mm³。     

溶液法合成聚氨酯的形状记忆材料及其性能

为了得到玻璃化转变温度高于 75℃、可在工程上应用的聚氨酯形状记忆材料 ,以 MDI、双酚 A环氧丙烷加成物和 1,4丁二醇为原料 ,甲苯为溶剂由两步溶液聚合法制备了一种新型的聚氨酯形状记忆材料 ,用 Fourier红外光谱对聚合物的结构进行了分析。以本工艺合成的聚氨酯形状记忆材料的玻璃化转变温度由 TMA方法测得 ,其温度范围在75～ 90℃之间。该聚合物试样在 10 0℃的记忆形状恢复时间不超过 10 s。研究表明 ,当 MDI的比例增加时 ,所得聚氨酯形状记忆材料的玻璃化转变温度升高 ,形状记忆恢复所需的时间缩短。用这种材料试制了铆钉 ,铆合效果相当好     

水性形状记忆聚氨酯的合成及其在织物上的应用

聚己内酯二元醇(PCL)为结晶软段,异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为硬段,合成硬段含量不同的一系列交联型水分散形状记忆聚氨酯(SMPU).通过FTIR、DSC、XRD、透湿性和形状记忆性能测试等,研究了硬段含量对形状记忆聚氨酯(SMPU)结构与性能的影响以及形状记忆聚氨酯在织物涂层上的应用.结果表明:随着硬段含量的提高,聚氨酯的结晶熔融温度升高,结晶度下降,形状回复率先增大再减小.当硬段为28.6%时,形状回复率达到最大为94%.经SMPU处理过的织物随着SMPU硬段含量的增加,透湿量降低;随着温度的升高,透湿量增大.形状回复角较未经处理的织物原样有明显增大.     

软硬段对脂肪族水性聚氨酯的性能影响

合成了一系列脂肪族水性聚氨酯,考察了软段种类和硬段异氰酸酯结构对产物力学性能、耐介质性及热稳定性的影响。     

热致形状记忆环氧乙烷—对苯二甲酸乙二酯多嵌段共聚物

不同软链段长度和不同硬链段含量的环氧乙烷－对苯二甲酸乙二酯被合成．分别测试了它们的拉伸样条的热致形变恢复．Ｓ形热致形变恢复曲线用最大形变恢复率（Ｒｆ），形变恢复温度（Ｔｒ）和形变恢复速度（Ｖｒ）表征．这些量的数值结果表明软链段的结晶状况决定热致形变恢复温度，最大形变恢复和形变恢复速度既依赖于硬链段所形成的物理交联点的稳定性，也受软链段长度变化的影响．后一影响是形变恢复的熵本质决定的     

硬段调控对PPG-MDI型阻尼聚氨酯力学和热稳定性能的影响

利用二甲苯二异氰酸酯(MDI)、聚丙二醇(PPG)、二甲硫基甲苯二胺等为原料制备硬段质量分数分别为20%、30%、40%和50%的聚氨酯(PU)样品,利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)研究其结构组成和微相分离,热重分析(TGA)和差式扫描量热仪(DSC)分析其热性能和结晶性能,动态力学分析(DMA)研究样品的力学性能和阻尼因子(tan δ)。结果表明：PPG与MDI合成的PU并未产生结晶,硬段含量的增加会提高PU的微相分离程度和拉伸强度,但阻尼因子明显降低。其中PU-50的拉伸强度达到17.27 MPa,约为PU-20的26倍。而PU-20的阻尼因子峰值达到1.01左右,硬段含量对聚氨酯的力学性能和阻尼性能均存在较大影响。     

聚氨酯硬段中非平面环含量对其多尺度性能的影响

首先以对苯二异氰酸酯（PPDI）和对苯二酚二羟乙基醚（HQEE）为硬段,聚四氢呋喃醚二醇（PTMG）为软段合成基础聚氨酯化合物。在第一种系列中,保持HQEE不变,以异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）逐步替换PPDI,直至完全替换;在第二种系列中,保持PPDI不变,以1,4-环己烷二甲醇（CHDM）或螺环乙二醇（SPG）逐步替换HQEE,直至完全替换。用AFM单分子力谱对这些聚氨酯样品进行单分子链拉伸模量和库恩链长度的测量,结果表明：不同结构取代苯环后,各自的库恩链长受到的影响较小,而各自的单分子链模量受到影响较大;分子链模量的演变规律并不是简单的模量叠加,各种类型的结构对模量的影响规律各不相同。由于受到分子链结构的影响,一系列聚合物的微相分离和宏观性能也发生了显著的变化。通过本文研究结果,可以清楚地看到微观结构的改变对聚氨酯微观和宏观性能的多尺度影响。     

硬段含量对嵌段聚脲结构与性能的影响

以端氨基聚醚、异佛尔酮二异氰酸酯(IPD I)、二乙基甲苯二胺(DETDA)为主要原料,制备了一组硬段含量不同的IPD I基聚脲。通过FT-IR、DSC、SEM以及拉伸等测试手段,研究了硬段含量对聚脲羰基氢键化程度、微观结构及其力学性能的影响。结果表明:随着硬段含量的增加,脲羰基氢键化程度增加;软段相的微相分离率降低,硬段有序程度增大。硬段含量为35%时材料的力学性能较佳。     

具有规整硬段的聚醚型水性聚氨酯脲的制备与性能

以二苯基甲烷二异氰酸酯、二羟甲基丙酸、1,4-丁二醇、异佛尔酮二异氰酸酯和乙二胺为硬段,聚醚多元醇为软段,通过分子设计采用分步合成法,制备了具有规整硬段和良好分散性能的聚醚型聚氨酯脲(PUU)水分散液。测定了PUU水分散液及其成膜后的物理、力学性能,并表征了这类水性PUU的氢键、结晶和微相分离行为。结果表明:随硬段含量的增加,PUU水分散液的粒径减小,稳定性增加,室温贮存期大于1年;与一步法制备的水性PUU相比,由分步法制备的水性PUU的硬段具有较好的有序结构,氢键化程度高,结晶度大,软硬段间的微观相分离程度高,成膜后具有优异的耐水性能与力学性能。此外,与具有相同规整硬段的聚酯型水性PUU相比,这类聚醚型水性PUU膜显示出更好的耐水性能。     

示差扫描量热法研究水性聚氨酯的微相分离

合成了一系列水性聚氨酯，考察了软段组成、二羟甲基丙酸(DMPA)含量及不同NCO／OH比值对产物微相分离的影响。实验结果表明：聚醚型水性聚氨酯的微相分离程度高于聚酯型水性聚氨酯。提高DMPA用量，软段玻璃化温度移向低温区，说明体系的微相分离程度加大。随着NCO／OH比值的增大，软段玻璃化温度也移向低温，软硬段的微相分离程度增大。     

聚氨酯硬段堆叠结构的再发现：类结晶行为

利用傅里叶变换红外技术（FT-IR）首先阐明了本文工作中的聚氨酯氢键缔合程度或微相分离程度与热历史无关,只与样品所处温度有关。其次,利用差示扫描量热法（DSC）探究了升降温过程中出现的热效应,发现热效应所对应的硬段缔合结构与聚合物结晶行为非常相似,例如有缔合核存在下的快速生长、硬段较多时的快速生长、等温退火后生成特定的缔合结构等。综合以上实验结果可以发现,这些缔合结构的行为非常类似于高分子晶体。但与传统观点不同的是,微相分离与这些潜在的类结晶行为是两个独立的过程。     

不同硬段型水性聚氨酯胶黏剂的合成和性能比较

 用异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）/甲苯二异氰酸酯（TDI）、聚醚二元醇（N210）、二羟甲基丙酸（DMPA）为原料,采用两步法合成了不同硬段型聚氨酯预聚体,并用含三乙胺的去离子水中和乳化,乙二胺扩链,得TDI型和IPDI型水性聚氨酯（WPU）胶黏剂。通过红外、黏度、热重等分析方法,对不同硬段型WPU乳液、胶膜进行了结构和性能考查,对异氰酸酯基（NCO）含量进行定量、定性分析。结果表明,随着反应的进行NCO含量逐渐减少,至200min时基本达到理论值。当DMPA含量分别为3.0%（W/W）和8.0%（W/W）时,得到的TDI型和IPDI型WPU稳定、透明、耐溶剂性相对较好;此条件下的黏度分别为2000和6950mPa·s;两者的热稳定性都较好,起始分解温度分别达到350.8和295.0℃;IPDI型WPU机械强度高,拉伸强度为3.37MPa。综合比较各种性能,IPDI型WPU胶黏剂相对较佳。     

短纤维增强聚氨酯弹性体的研究

以聚四氢呋喃醚二醇(PTMEG)、二异氰酸酯(MDI)、扩链剂(BDO)为原料,利用一步法制备了聚氨酯弹性体。对短玻璃纤维表面进行了偶联剂处理,将处理过的玻璃纤维添加到聚氨酯中,并改变玻璃纤维的添加量,研究了添加量对玻璃纤维增强聚氨酯复合材料基本力学性能的影响。     

缺口根半径对NiTi形状记忆合金缺口前应力-应变分布和马氏体相转变的影响

用有限元法(FEM),计算不同缺口根半径的NiTi形状记忆合金紧凑拉伸试样在加载-卸载单次循环载荷下缺口前的应力-应变分布和马氏体体积分数.计算表明:4个特征载荷,即加载时缺口尖端A向M转变开始和结束时的载荷以及逆转变M向A转变开始和结束时的载荷,均随着缺口根半径的增加而增大.在相同特征载荷下,缺口前端区的最大正应力yσy和等效应变ε以及相应于马氏体相变的应力平台的长度均随着缺口根半径的增加而增大.缺口前端的马氏体体积分数随着到缺口尖端距离的增加逐渐下降,在特征载荷下,随着根半径增加,马氏体体积分数增加,发生马氏体相转变的区域增大.     

Influence of scanning velocity on the tribology performance of hard disk

With the development of nanoscience, micro/nano tri-bology is becoming very important in many systems such as microelectromechanical systems and magnetic re-cording devices[1,2]. Atomic force microscope (AFM) and friction force microscope (FFM) have been proven to be powerful tools for studying micro/nanotribology[3―5]. At nanoscale, it is doubtful whether the friction force is independent of the sliding velocity or not, because re-ported experimental results are contradictory. Zhang [6] an…     

SBS含量对沥青老化性能的影响

为提高苯乙烯-丁二烯-苯乙烯（SBS)改性沥青的路用性能,延长路面使用寿命,通过物理指标试验、流变测试、傅里叶红外光谱法和凝胶色谱法（GPC）对比分析不同含量SBS改性沥青老化前后的性能差异,探究SBS含量对沥青老化性能的影响. 结果表明：短期老化后,随着SBS含量的增加,沥青粘度和复数模量增大,针入度减小,延度迅速下降,沥青显示出脆性;改性剂发生降解,GPC图谱中改性沥青SBS特征峰峰面积均有所减小;改性沥青的红外光谱图在1696cm^-1（C=O伸缩振动）处出现新的特征吸收峰. 长期老化后,改性沥青中大分子物质几乎完全降解,SBS特征峰均消失;红外光谱图中1696cm^-1处吸收峰强度加强,丁二烯指数（BI）减小一半;随着SBS含量的增加,羰基指数和亚砜基指数变化不大,而BI指数持续增加,并与SBS含量呈现良好的线性关系.