HTPB聚氨酯弹性体的动态力学性能研究

用动态热机械分析法研究了固化参数、增塑剂含量、不同助剂对ＨＴＰＢ／ＴＤＩ聚氨酯弹性体的动态力学损耗的影响。结果表明：在所研究的ＨＴＰＢ／ＴＤＩ聚氨酯弹性体的动态力学谱中，出现了两个损耗峰：其中低温峰（β峰）对应于ＨＴＰＢ聚合物的玻璃化转变：常温峰（α峰）对应于聚合物链中硬段微区的损耗峰。随固化参数提高，常温峰高下降；增塑剂ＤＯＳ的加入使常温峰向低温方向移动，使峰高大幅度上升；而防老剂Ｈ的加入却使其向高温方向移动，峰高大幅度上升。

硼对HTPB聚氨酯弹性体老化性能的影响

通过力学性能及微观结构对比,研究了空白HTPB胶片和含硼HTPB胶片的老化。结果表明,含硼HTPB胶片老化性能优于空白胶片;硼与—NHCOO—基团的C—O—C中的O存在配位作用,使得硼/HTPB基体具有良好的界面性能;硼在老化过程中可与氧作用,抑制了氨基甲酸酯段的老化降解。

PCL-HTPB-PCL基聚氨酯弹性体的性能

聚氨酯弹性体(PUE)因其性能卓越,已在诸多领域得到广泛应用。然而,随PUE应用领域的不断拓宽,对PUE性能的要求也越来越高。在一些特殊领域,通用PUE已不能满足特殊的性能要求。为此,除调整PUE配方体系原料品种和配比外,调控链段结构也是一种有效途径。以端羟基聚丁二烯(HTPB)为大分子起始剂,由ε-己内酯(ε-CL)开环聚合,合成新型嵌段二元醇(PCL-HTPB-PCL,简称CHC)。由CHC与甲苯二异氰酸酯反应制得—NCO封端预聚体,—NCO封端预聚体经1,4-环己基二甲醇(CHDM)扩链后制得软链段中同时兼有聚己内酯二醇(PCL)与HTPB结构的PUE。力学性能测试及相关仪器分析表明,CHC分子量及含量对PUE力学性能的影响很大,对微观结构、断面形貌和热性能有一定影响。具体表现为:当CHC分子量一定时,随CHC含量的增加,PUE试样的硬度、比拉伸强度降低,断裂伸长率增加;当CHC含量、预聚体扩链系数相同时,CHC的分子量增加,PUE试样的硬度降低,但PUE试样的比拉伸强度和断裂伸长率增加、微相分离程度增大、PUE大分子链软段中PCL聚酯链段的玻璃化转变温度和硬段熔融温度升高。

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。

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。

阻燃剂对微孔聚氨酯弹性体性能的影响

以可膨胀石墨(EG)、可膨胀石墨/三聚氰胺聚磷酸盐(EG/MPP)和可膨胀石墨/三聚氰胺聚磷酸盐/甲基膦酸二甲酯(EG/MPP/DMMP)为阻燃剂制备了具有阻燃功能的微孔聚氨酯弹性体(MPUE),通过热重分析、极限氧指数(LOI)测定仪及水平垂直燃烧测试,研究了阻燃剂对微孔聚氨酯弹性体热降解行为和阻燃性能的影响,重点分析了阻燃剂对力学性能、动态减振、耐蠕变性能的影响。结果表明,单独添加EG,在质量分数20%以上才对MPUE具有较明显的阻燃效果,但随着EG含量增加,MPUE的动态减振效果和耐蠕变性能变差。EG与MPP复配,对MPUE的阻燃性能有显著改善,但MPUE的动态减振和耐蠕变性能等指标仍偏高。EG/MPP/DMMP复配,阻燃性能进一步提升,并且改善了动态减振性能和耐蠕变性能,质量分数为11%,m(EG)/m(MPP)/m(DMMP)=1:2:1时,MPUE的LOI仍有27.8%,动静刚度比降到了1.35以内。

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%。

基于新型聚氨酯弹性体材料在PBX炸药载体中的应用

为提高高聚物粘结炸药(polymer bonded explosive,PBX)炸药载体的力学强度,在炸药的粘结剂体系中引入聚氨酯弹性材料进行聚醚/聚酯粘结剂高强度载体设计。通过调控聚氨酯弹性体制备过程中多元醇的比例和分子量、固化剂的种类,利用旋转流变仪和多功能万能材料试验机开展材料固化速率性能分析和固化后聚氨酯弹性体对端羟基聚丁二烯(hydroxyl-terminatedpolybutadiene,HTPB)粘结剂体系力学强度影响规律分析。结果表明:PCL_PTMG聚氨酯弹性体拉伸强度的大小与固化剂的固化速率相关;改变聚酯聚醚分子量对弹性体抗拉强度的影响不大;当聚酯聚醚的比例为4:1时,弹性体抗拉力学强度最优;聚氨酯弹性体增大了HTPB粘结剂体系强度。

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。

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。

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。

热塑性聚氨酯弹性体加强麻醉导管抗拉伸性能的试验研究

以热塑性聚氨酯弹性体(简称TPU)粒料为原材料、采用挤出成型工艺制备TPU加强麻醉导管(简称TPU导管,指管体),研究TPU粒料性能、口模和芯棒直径、工艺参数对TPU导管抗拉伸性能的影响。结果表明,TPU导管主体管TPU粒料牌号为1195A,加强筋TPU粒料牌号为TT-1055D,口模直径为2.8 mm,芯棒直径为1.7 mm,主体管TPU粒料塑化挤出机(25#挤出机)机筒一区、二区和三区温度分别为195,200和207℃,25#挤出机连接件和相应法兰温度分别为195和203℃,加强筋TPU粒料塑化挤出机(20#挤出机)机筒一区、二区和三区温度分别为200,210和215℃,20#挤出机连接件和相应法兰温度分别为195和200℃,机头前模体和后模体的温度分别为195和200℃,口模温度为180℃,25#和20#挤出机螺杆转速均为8.5 r·min-1时,外直径为1.0 mm的TPU导管断裂力达到45.75 N,断裂风险低。

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。

基于配位作用的木质素基阻燃/自修复聚氨酯弹性体的制备及性能研究

通过控制以三氮唑基团封端的星形结构木质素(L-TA)和聚氨酯预聚体(P-TA)的比例,在不同金属离子的配位作用下制备了木质素基自修复弹性体,并通过加入内含三氮唑基团的阻燃剂DT以提高弹性体的阻燃性能。当用DT代替10%L-TA时,在Fe3+配位作用下,70P-TA/20L-TA/10DT的拉伸强度相比于纯P-TA提高了88.4%。同时,70P-TA/20L-TA/10DT的极限氧指数值达29.5%,UL-94测试达V-0级。然而,L-TA和DT的加入增加了分子链段的空间位阻,降低了分子链迁移率,70P-TA/20L-TA/10DT的自修复效率由纯P-TA的91.1%下降至81.3%。此外,相比于其他金属离子,Zn2+—N较低的配位键强度使得70P-TA/20L-TA/10DT:Zn2+的玻璃化转变温度(Tg)随之降低,从而提高了聚合物链的流动性,使其具有较高的自修复效率(87.7%)。

双组分低黏度微孔聚氨酯弹性体的制备与分子调控

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚四氢呋喃二醇(PTMEG)为原料,通过预聚体法合成了端异氰酸酯(—NCO)双组分低黏度微孔聚氨酯(LVMPU)预聚体,以1,4-丁二醇(BDO)、三羟甲基丙烷(TMP)为扩链剂,空气中微量水为发泡剂,室温浇注在模具中静置消泡后在高温下(130℃)反应固化得到双组分LVMPU弹性体。探讨了m(IPDI)∶m(PTMEG)、m(TMP)∶m(BDO)、剩余—NCO含量对双组分LVMPU弹性体性能的影响。结果表明,当m(IPDI)∶m(PTMEG)<5∶6、—NCO含量<2.4%时,得到无—NCO的双组分LVMPU弹性体;当由m(IPDI)∶m(PTMEG)=2∶3制备的预聚体20 g、BDO 2.57 g、—NCO含量为1.4%时,双组分LVMPU弹性体的力学性能最佳;随着—NCO含量的增加,双组分LVMPU弹性体的表面无泡孔结构,截面泡孔逐渐增多,且多为圆形闭孔结构,孔径较大;当m(TMP)∶m(BDO)逐渐增加时,双组分LVMPU弹性体的表面出现大量开孔结构,截面的圆形开孔结构逐渐增多,孔径分布较为均匀,平均孔径降低。

环保热敏延迟催化剂在浇注型聚氨酯弹性体中的应用

以碳化二亚胺改性二苯基甲烷二异氰酸酯(CDMDI-100L)、聚氧化丙烯二醇(PPG)和醇类交联剂为原料,常温混合后在不同的温度固化,评估了新型环保热敏延迟催化剂AUCAT-RM301的热敏延迟性能及对聚氨酯弹性体的成型工艺和物理性能的影响,并与有机汞、有机铋催化剂进行对比。结果表明:在中高温固化体系中采用AUCAT-RM301为催化剂,有明显的热敏延迟性,体系对水分不敏感,凝胶时间长,后期成型快,具有良好的操作性与较好的制品性能,为聚氨酯弹性体的应用拓展了新途径。

用于铁塔地脚防护的聚氨酯弹性体复合材料研究

随着现代通信技术的飞速发展,铁塔作为通信基础设施的重要组成部分,其地脚面临着来自自然环境和人为损伤的多重威胁。针对铁塔地脚的保护需求,本文提出了一种基于聚氨酯弹性体复合材料的防护方案,并对其制备工艺、性能测试及应用进行了系统研究。通过对材料性能的分析和实验验证,本文的研究成果为铁塔地脚防护提供了新的解决方案,具有重要的工程应用价值。

聚氨酯弹性体的高性能化设计及其在高端制造业中的应用

聚氨酯弹性体作为一种高性能材料,在高端制造业中展现了广泛的应用潜力。本文主要探讨了聚氨酯弹性体的高性能化设计以及其在航空航天、高端汽车、精密机械与电子设备、医疗器械等领域的应用。首先,研究了聚氨酯弹性体的材料组成和性能要求,明确了其基础成分和在不同应用场景中的性能指标。接着,提出了材料的设计改进策略,包括分子结构优化、添加剂与增强剂的使用以及制备工艺的改进,旨在提高材料的耐磨性、弹性和抗老化性能。最后,分析了聚氨酯弹性体在各高端制造业中的实际应用情况,指出了其在这些领域中的优势及面临的挑战。

聚氨酯弹性体伸缩缝施工材料的工程应用

为探索聚氨酯弹性体伸缩缝材料性能及施工要点,以某病害桥梁工程为例,分析聚氨酯弹性体材料选用,对弹性体材料紫外老化性能及疲劳性能进行试验,并分析梁缝处理、衬垫安装、底涂料涂刷、弹性体浇筑、面涂料施工等的工艺流程。结果表明,聚氨酯弹性体伸缩缝既具备优异的工程属性,又能有效解决桥面渗漏水问题,在桥梁工程中具有广阔的应用前景。