端羟基聚丁二烯聚氨酯弹性体/蒙脱土纳米复合材料的制备与力学性能研究

以端羟基聚丁二烯(HTPB)、甲苯二异氰酸酯(TDI)和有机蒙脱土为原料,在简单而温和的条件下制备出具有超拉伸性能的聚氨酯/蒙脱土纳米复合材料。利用XRD、TEM等表征手段研究端羟基聚丁二烯聚氨酯弹性体/蒙脱土纳米复合材料的微观结构,并通过万能拉伸机对此材料的力学性能进行测试。实验结果表明,含质量分数为2%的有机蒙脱土在聚氨酯体系中完全剥离,所得聚氨酯/蒙脱土纳米复合材料的断裂伸长率达到1159.4%(是纯聚氨酯的3.47倍),而且此材料的断裂强度也是纯聚氨酯的2.21倍。用质量分数为2%的有机蒙脱土就能使聚氨酯材料的断裂伸长率得到成倍增加是很少见的,而且有机蒙脱土的加入能同时达到增强增韧的效果。

CaCO_3填充型聚丁二烯聚氨酯弹性体的研究

以端羟基聚丁二烯、液化改性二异氰酸 (MDI)为原料 ,用或不用丁二醇作扩链剂 ,加入CaCO3 ,用机械搅拌或超声分散法合成填充型聚丁二烯聚氨酯 (HTPB -PU)弹性体。并对填充型HTPB -PU弹性体的力学性能、热性能以及水解性能进行了研究 ,同时用扫描电镜研究了弹性体的应力断裂的断口形态。结果发现 ,随填料加入量的增多 ,弹性体的强度增大 ;填料加入量相同时 ,纳米CaCO3 填充型HTPB -PU弹性体的力学性能和抗水解性能均优于普通CaCO3 填充型 ;采用超声波分散相同时 ,HTPB -PU弹性体中的CaCO3 分散得比采用机械搅拌分散时均匀得多 ;

不同硬段结构的聚丁二烯聚氨酯弹性体的形态结构研究

用端羟基聚丁二烯 (HTPB,Mn=2 16 0 ,fn=2 .0 )作为软段 ,甲苯二异氰酸酯 (TDI) ,不同结构的二醇扩链剂为硬段 ,采用溶液二步法合成了不同硬段结构的聚丁二烯聚氨酯弹性体 ,用 TEM、SEM、WAXD、SAXA、DSC对聚合物进行了表征。结果表明 ,聚合物具有微相分离的结构特征 ,不同的溶剂对聚合物的形态有较大的影响。烷基扩链剂的链长对聚合物的结晶无影响 ,而缩二醇扩链剂的链长对聚合物的结晶有较大的影响。

聚丁二烯聚氨酯弹性体的微相结构与性能

用端羟基聚丁二烯齐聚物（ＨＴＰＢ）作为软段，以甲苯二异氰酸酯（ＴＤＩ），１，４－丁二醇（ＢＤＯ）作为硬段合成了聚氨酯弹性体，用ＦＴ－ＩＲ、ＷＡＸＤ、ＳＡＸＡ、ＤＳＣ和回弹性实验对聚合物的性能进行了表征。结果表明，聚合物具有微相分离的特征，硬段微区尺寸为４０×１０－１０～１００×１０－１０ｍ。受热史对聚合物的玻璃化温度有较大的影响，随着硬段含量的增加而变大。

聚丁二烯聚氨酯弹性体的合成及性能研究

采用一步法将阴离子端羟基聚丁二烯(HTPB)分别与L-赖氨酸三异氰酸酯(LTI)和JQ1(主要组分为4,4',4"-三苯甲烷三异氰酸酯)胶进行反应,制备出了交联型聚氨酯弹性体。测定了弹性体的玻璃化转变温度(T_g)和拉伸性能,并用红外光谱(FT-IR)对其结构进行了表征。结果表明,若阴离子HTPB主链中1,2-结构相对含量较高,则其弹性体的T_g较高;如果阴离子HTPB的分子质量较高,则其弹性体的拉伸强度较低,而断裂伸长率增加。

浇注型端羟基聚丁二烯聚氨酯弹性体与钢的粘合

对浇注型端羟基聚丁二烯型聚氨酯弹性体与钢的粘合作了初步研究，着重探讨了异氰酸酯胶粘剂JQ—6对粘合性能的影响，并对其粘接机理作了初步探讨。

聚丁二烯聚氨酯弹性体的合成与表征

以端羟基聚丁二烯(HTPB)、甲苯二异氰酸酯(TDI)、1,4—丁二醇(BDO)为原料,采用溶液二步法合成了4种硬段含量不同的聚丁二烯聚氨酯弹性体。探讨了反应温度、溶剂对反应速率的影响,并用红外光谱(IR)、差示扫描量热法(DSC)、应力—应变(σ—ε)实验对产物进行了表征。

浇注型端羟基聚丁二烯聚氨酯弹性体的合成及性能研究

采用不同分子量的端羟基聚丁二烯（ＨＴＰＢ）和甲苯二异氰酸酯为主要原料合成预聚物，以Ｎ，Ｎ－Ｍ（２－羟丙基）苯胺为扩链剂制备了浇注型聚氨酯弹性体，并着重研究了预聚体中游离异氰酸酯基含量、扩链剂用量、ＨＴＰＢ分子量以及不同分子量ＨＴＰＢ并用和扩链剂并用对弹性体力学性能的影响，还对弹性体的结构与形态进行了初步分析和探讨。结果表明，预聚体中游离异氰酸酯基含量为９．０％时，拉伸强度最大，且综合性能最佳；扩链系数为０．８９时，拉伸强度、定伸应力、硬度出现最大值；ＨＴＰＢ分子量增大，弹性体力学性能有下降趋势，不同分子量ＨＴＰＢ并用时分子量大的ＨＴＰＢ增多，力学性能下降；当ＨＴＰＢＭｎ＝３１００，游离异氰酸酯基含量为９．０％，扩链系数为０．８９时，弹性体综合性能最佳。电子显微镜照片显示ＨＴＰＢ型聚氨酯有微相分离，且软硬键段分布不规整。

不同硬段结构的聚丁二烯聚氨酯弹性体的力学性能

用甲苯二异氰酸酯（ＴＤＩ）、端羟基聚丁二烯齐聚物（－Ｍｎ＝２６１０，－ｆｎ＝２．０）和不同的扩链剂，采用溶液二步法合成了不同硬段结构的聚丁二烯聚氨酯弹性体。用电子拉力机研究了弹性体的弹性性能和应力应变关系，用ＳＥＭ研究弹性体应力断裂的断口形态。

端羟基聚丁二烯聚氨酯弹性体的结晶行为

用广角X射线衍射仪、偏光显微镜和透射电子显微镜对用一步法制备的端羟基聚丁二烯(简称丁羟)聚氨酯弹性体及浓度约1％的甲苯二异氰酸酯(TDI)-丁羟预聚物的氯仿溶液成膜试样的结晶形态进行了研究。发现4,4′-二苯基甲烷二异氰酸酯-乙二醇类丁羟聚氨酯弹性体中有不完整的结晶存在,TDI-丁羟预聚物稀溶液成膜试样中的软段呈发射状、纤束层状和多孔球状3种结晶形态,后者为目前首次发现。说明丁羟聚氨酯弹性体的硬段和软段在适当条件下都可能形成结晶结构。

聚丁二烯聚氨酯弹性体热降解动力学

用热失重分析法（ＴＧＡ）研究了聚丁二烯聚氨酯弹性体热降解动力学。研究表明，聚合物的降解分三个过程，求出了每个过程的动力学参数及速率方程经验式。

间同异构聚丁二烯弹性体AT400在全钢子午线轮胎胎肩垫胶中的应用

研究间同异构聚丁二烯弹性体AT400(简称AT400)在全钢子午线轮胎胎肩垫胶中的应用。结果表明,在胎肩垫胶中以AT400部分替代天然橡胶,并减小炭黑N330用量,对胶料的硫化特性和硫化胶的物理性能影响较小,胶料的生热降低,成品轮胎的耐久性能提高。

喷涂聚氨酯弹性体加固砌体墙抗震性能试验研究

为提高村镇砖砌体墙结构抗震性能,采用喷涂聚氨酯技术对其进行加固。设计并制作了一片未加固砌体墙与两片加固后砌体墙,进行水平低周往复加载试验,主要研究加固形式(单面喷涂及双面喷涂)对砌体墙破坏形态、滞回特性、骨架曲线、变形性能、耗能能力和刚度退化等的影响。试验结果表明:喷涂聚氨酯弹性体可有效限制墙体开裂并延缓刚度退化,显著提高墙体的变形性能及耗能能力,而对墙体承载力及刚度影响有限。相较于单面喷涂加固,双面喷涂加固可更有效限制裂缝发展,维持墙体整体性,进一步提高墙体滞回性能、变形能力及耗能能力。

超临界CO_(2)辅助热塑性聚氨酯/热塑性聚酯弹性体的发泡及其回弹特性

为克服热塑性聚氨酯(TPU)发泡后,其发泡材料回弹性不足、压缩强度低及收缩率大等问题,采用热塑性聚酯弹性体(TPEE)改性TPU,并以超临界CO_(2)为发泡剂,制备了TPU/TPEE发泡材料。研究了TPU/TPEE共混物的熔融及结晶行为、流变性能以及TPEE含量对TPU/TPEE发泡材料循环压缩性能、回弹性能、压缩永久变形及发泡性能的影响。差示扫描量热仪与落球回弹、压缩永久形变结果表明,TPEE的加入能使TPU分子链排列的有序性降低,回弹性提高;旋转流变仪结果表明,TPEE的引入可以有效改善共混物熔体的黏弹性,使得弹性作为主导,并显著改善发泡性能;循环压缩结果表明,加入TPEE可以进一步改善泡沫的压缩性能。当添加TPEE的质量分数为7%时,TPU/TPEE发泡体相对于纯TPU泡沫,发泡体落球回弹性提高了7.25%、压缩永久变形值降低了2.84%、压缩强度提高了326%。

DOP对聚氨酯弹性体性能影响研究

邻苯二甲酸二辛酯(DOP)与聚四氢呋喃醚二醇(PTMG)和2,4-甲苯二异氰酸酯(TDI)合成的预聚体按照质量比0、10%、15%、20%的比例进行互混,以3,3′-二氯-4,4′-二氨基二苯基甲烷(MOCA)作为扩链剂,分别制备PU-0、PU-10、PU-15、PU-20聚氨酯弹性体,并对其硬度、拉伸强度、撕裂强度、耐磨性能、动态性能等进行了研究。结果表明,随着DOP用量的增多,材料的玻璃化转变温度(T g)降低,阻尼因子(tanδ)出现轻微增大,硬度、拉伸强度、撕裂强度、耐磨性能逐步降低,拉断伸长率、压缩永久变形增加;DOP对材料的热老化无明显的促进或抑制作用。

基于多重氢键的自修复超分子聚氨酯弹性体

多重氢键是一类具有较高结合强度及动态可逆性质的超分子作用,在线型聚合物中可形成物理交联网络,提高材料机械强度的同时赋予材料良好的自修复能力。以聚四氢呋喃、六亚甲基二异氰酸酯、2,4-二氨基-6-羟基嘧啶为原料,合成了具有多重氢键物理交联结构的聚氨酯。当聚四氢呋喃与扩链剂2,4-二氨基-6-羟基嘧啶的物质的量的比为7∶3及5∶5时,可得到兼具力学强度与自愈能力的超分子聚氨酯弹性体。利用核磁共振氢谱、红外光谱、凝胶渗透色谱、差示扫描量热分析、流变测试表征了弹性体的结构和基本性质。通过对2组弹性体力学性能及自愈性能的比较发现,不同的组成比例改变了多重氢键形成的物理交联强度及分子链的运动能力,聚四氢呋喃与扩链剂物质的量的比为7∶3时,材料具有较高的断裂伸长率(1280%);物质的量的比为5∶5时,材料在循环拉伸中具有更好的形变回复能力,应力松弛更慢;两组弹性体在60℃环境下均表现出一定的自修复能力。

阻燃剂种类对聚氨酯弹性体性能的影响

以聚醚多元醇PPG2000和N330、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI-50)为原料合成预聚体组分,以多元醇PPG2000和N330、扩链剂3,3′-二氯-4,4′-二氨基二苯基甲烷(MOCA)以及乙二醇(EG)配制多元醇组分。添加阻燃剂,通过半预聚体法合成聚氨酯弹性体(PUE)。通过改变阻燃剂的种类,研究其对PUE性能的影响。研究发现,阻燃剂能够明显改善PUE的阻燃性能,但是降低了PUE的拉伸强度和撕裂强度;根据锥形量热仪的分析,改性聚磷酸铵/季戊四醇/三聚氰胺(APP/PER/MA)作为复配阻燃剂可以有效降低PUE的生烟速率、热释放速率和总热释放量;阻燃剂的加入在一定程度上会降低材料的体积电阻率。

磷-氮有机盐改性聚氨酯弹性体的制备与性能

以依替膦酸和糠胺为原料合成了一种新型磷-氮阻燃剂(EAFOS),并采用熔融共混法将EAFOS添加至热塑性聚氨酯弹性体(TPU)中制备改性TPU(TPU/EAFOS)。通过红外光谱和核磁共振氢谱对EAFOS的化学结构进行了表征。通过极限氧指数(LOI)、垂直燃烧等级(UL-94)测试、热重分析、马弗炉热解测试、炭层拉曼测试以及拉伸测试研究了TPU/EAFOS的阻燃性能、热稳定性以及力学性能。结果发现:EAFOS的加入可明显提升TPU的阻燃性能并抑制TPU燃烧过程中的融滴现象。与纯TPU相比,仅添加1%质量分数EAFOS的样品的LOI(30.5%)提升了40.0%,并且通过了UL-94 V-0评级。EAFOS受热分解催化TPU燃烧时成炭,形成石墨化程度更高更致密的炭层来抑制TPU燃烧过程中的热量与氧气的交换从而提升TPU的阻燃性能。另外,EAFOS的加入会降低TPU的力学性能,其原因可能是EAFOS破坏了TPU分子链间的氢键。

具有梯度硬度聚氨酯弹性体的合成及其水声性能研究

将聚丁二烯接枝物与聚丙二醇复配引入聚氨酯预聚物,合成出具有支化分子拓扑结构特征以及高温下肟–氨基甲酸酯键动态性的封闭型聚氨酯大分子,通过对体系固化比例的调整实现弹性体硬度的调控,并验证了合成出的一系列具有硬度梯度的弹性体材料具有理想的工艺性能以及耐老化性能。对合成出的聚氨酯弹性体进行水声吸声性能实测,对不同水压下具有硬度梯度材料的声学性能变化规律进行研究,为聚氨酯弹性体水声材料设计提供参考。

光固化自修复聚氨酯弹性体制备及性能

光固化弹性体因其独特的物理化学性质而被广泛应用于柔性传感器、电子皮肤、生物医学等领域。然而目前市售光固化弹性体强度低,受损后难以实现自修复,极大限制了该类弹性材料的承载能力和应用范围。为解决上述问题,以甘油聚醚多元醇和异佛尔酮异氰酸酯作为分子结构中的软段和硬段,并以2-(叔丁基氨基)甲基丙烯酸乙酯(TBEMA)封端合成了具有动态受阻脲键(HUB)的聚(氨基甲酸酯)脲丙烯酸酯(PUUA)低聚物,然后将封端剂TBEMA作为稀释剂加入PUUA中以制备光敏树脂,通过探究PUUA预聚体和稀释剂比例对材料性能的影响,选出最优配比。之后将制备的光敏树脂进行3D打印,得到光固化自修复聚氨酯弹性体,并分析不同PUUA含量对弹性体性能的影响。结果表明,由于共聚物之间的共价交联及动态可逆和氢键等相互作用,当PUUA质量分数为50%时,弹性体表现出7.3 MPa的高拉伸强度和1 032%的断裂伸长率,并且在经历1 000次的循环加载试验后仍保持稳定的力学性能,断裂的拉伸试样在自修复10 h后拉伸强度的修复效率可达到86.6%。实验证明制备的弹性体具有优异的力学性能和出色的自修复能力,同时所具有的较低玻璃化转变温度使其可在低温环境下保持稳定的物理特性,显示了具有HUB的弹性体在柔性材料领域的潜在应用。