可用于熔紡氨綸的聚氨酯彈性體的研究.pdf

1、本論文分別研究了聚氨酯彈性體中硬段和軟段兩方面對聚氨酯結(jié)構(gòu)和性能的影響。首先,合成了一系列不同硬段含量和不同比例聚酯和聚醚組成的混合多元醇的聚氨酯彈性體,在研究硬段含量的作用基礎(chǔ)上,進一步考察聚酯和聚醚添加量對聚氨酯材料結(jié)構(gòu)和性能的影響,最后采用不同比例的芳香族二醇和脂肪族二醇混合擴鏈劑合成耐熱性能優(yōu)良的聚氨酯彈性體。衰減全反射紅外光譜、差示掃描量熱法、熱失重、動態(tài)機械熱分析、廣角X-射線衍射分析、耐水解性能測試以及拉伸測試等方法對合成

2、聚氨酯彈性體的形態(tài)結(jié)構(gòu)和性能進行了表征。聚氨酯樹脂的化學(xué)結(jié)構(gòu)和物理性能直接影響著熔紡氨綸的結(jié)構(gòu)與性能。硬段含量以及聚酯或聚醚構(gòu)成的軟段的性質(zhì)差異在很大程度上決定著聚氨酯的性能,改變聚氨酯彈性體中軟硬段的組成和含量可以改變軟硬鏈段之間的相容性,從而改變材料的性能。在硬段方面研究主要采用聚己二酸丁二醇酯二醇(PBA)、二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)為主要原料、1,4-丁二醇(BDO)為擴鏈劑,本體法制備出一系列不同硬段含量的聚氨酯彈性體。結(jié)

3、果表明,隨著硬段含量增加,極性基團增多,即氫鍵作用變強,使硬段間的相互作用力增大,導(dǎo)致硬段聚集程度高,微相分離明顯,宏觀上表現(xiàn)為材料的耐熱性能和機械性能提高。當(dāng)硬段含量在31～35％范圍內(nèi),材料具有較好的力學(xué)性能和阻尼性能,形狀恢復(fù)能力可以達(dá)到75～80%,但使用純聚酯作軟段材料耐水解性能不佳。在軟段方面的研究,以聚醚二醇(PTMG-1000)和聚酯二醇(PBA-2000)為混合軟段,采用溶液聚合,合成了一系列不同聚醚添加量的聚氨酯彈性

4、體,考察不同聚酯聚醚的添加比對聚氨酯彈性體結(jié)構(gòu)性能的影響。結(jié)果表明,添加聚醚后鏈段結(jié)構(gòu)和排列趨于無規(guī),在拉伸過程中軟段的結(jié)晶趨勢降低,因此導(dǎo)致斷裂伸長率增加,拉伸強度下降;同時軟段與硬段之間的相互作用力增加,導(dǎo)致軟硬段的相容性提高。聚醚的引入使材料的耐水解性能和形狀回復(fù)率得到很大改善。結(jié)果表明,當(dāng)聚醚的添加量為4～5%時,材料的綜合性能較優(yōu)。本文對具有特殊結(jié)構(gòu)的聚己內(nèi)酯二醇(PCL)作軟段合成的聚氨酯彈性體的結(jié)構(gòu)和性能進行了考察,并與己

5、二酸丁二醇酯(PBA)進行對比。實驗表明,聚己內(nèi)酯二醇作為軟段代替聚己二酸丁二醇酯之后,具有高的斷裂伸長率,分解溫度提高了10～30℃,耐熱性明顯提高,其微相分離程度亦有所提高。在擴鏈劑方面,采用對苯二酚二羥乙基醚(HQEE)和1,4-丁二醇(BDO)混合作為擴鏈劑,以PBA和MDI為原料,采用溶液聚合法,合成一系列不同HQEE/BDO比的聚氨酯彈性體。在合成過程中,改變HQEE和BDO的比例,調(diào)整硬段組成結(jié)構(gòu)。測試結(jié)果表明,在合成的聚