丁腈羟型聚氨酯弹性体的分子结构设计与电机械性能研究

本文对端羟基聚丁二烯丙烯腈液态橡胶(丁腈羟,HTBN)进行端基化改性,合成带不同光活性端官能团的遥爪型丁腈羟(HTBN)预聚物,并最终通过光固化制备了不同分子链结构的丁腈羟型聚氨酯(BNPU)介电弹性体。研究表明,随着前驱体HTBN分子链长度的增加,固化交联后BNPU弹性体的线性链缠结网络密度增加,使得弹性体的模量(Y)和断裂伸长率(EB)分别最高增加到1.89 MPa与112.26%,同时使弹性体的玻璃化转变温度(Tg)降低。根据活性封端基团的不同,采用季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)封端的HTBN预聚物,光固化后的BNPU弹性体内部形成较大体积位阻的局部交联区域,可使BNPU弹性体的Tg升高,热分解速率降低,同时相分离导致的界面极化增强,从而进一步提升弹性体介电性能:使BNPU弹性体样品在103Hz频率下介电常数(ε′)最高达到807,介电损耗保持在1以下。最终局部大位阻交联结构和一定量的氰基结构可协同赋予BNPU弹性体优异的综合电机械性能,克服了纯聚氨酯和高交联度丁腈橡胶模量大、易击穿的问题。