有機(jī)硅改性聚丁二烯型聚氨酯阻尼材料及性能研究.pdf

1、聚氨酯彈性體(PU)是由異氰酸酯和多元醇反應(yīng)后生產(chǎn)的軟硬段嵌段共聚聚合物，軟段提供良好的柔順性，硬段則提供物理交聯(lián)點(diǎn)。因?yàn)榫郯滨プ陨碥浻捕吻抖蔚慕Y(jié)構(gòu)，使得聚氨酯材料擁有很好的分子結(jié)構(gòu)可設(shè)計(jì)性。高分子材料的粘彈性是其阻尼性能卓越的主要原因，利用其粘彈性來抵消外力帶來的震動(dòng)、吸收外部噪聲，是阻尼材料研究的重點(diǎn)領(lǐng)域。而聚氨酯材料有著優(yōu)異的結(jié)構(gòu)可設(shè)計(jì)性和性能多樣性，是在探討阻尼性能中最常用到的高分子材料。但單一組成的聚氨酯阻尼材料很難滿足如今多

2、元化的需求，因而面對(duì)單一的聚氨酯阻尼材料，通過各種改性來提高阻尼性能，拓寬阻尼使用溫域。
　　本文主要通過聚氨酯彈性體阻尼材料進(jìn)行分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、嵌段改性和接枝改性等方式對(duì)聚氨酯彈性體進(jìn)行改性研究，討論研究了分子結(jié)構(gòu)和嵌段接枝兩種改性方式對(duì)聚氨酯彈性體的性能影響規(guī)律，深入探討了對(duì)阻尼性能的影響。通過實(shí)驗(yàn)研究和表征，結(jié)論和成果如下：
　　1.首先，用端羥基的聚二甲基硅氧烷(HTPDMS)和端羥基聚丁二烯(HTPB)作為共混軟段與

3、二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)進(jìn)行嵌段共聚反應(yīng)，一縮二丙二醇(DPG)和丙三醇(GLY)作為擴(kuò)鏈劑，用預(yù)聚體法和澆注的方式來制備PU阻尼材料。結(jié)果表明，隨著嵌段共聚的HTPDMS鏈段含量的增加，材料的拉伸強(qiáng)度降低，鏈段柔順性增強(qiáng)，斷裂伸長率升高，材料的阻尼因子降低，有效阻尼溫域向低溫方向移動(dòng)，同時(shí)材料表面疏水性提高;當(dāng)材料交聯(lián)度升高時(shí)，材料拉伸模量上升了，但斷裂伸長率隨之下降，有機(jī)硅向表面遷移受限，引起疏水性變化不大，有效阻尼溫域無變化

4、，阻尼因子明顯降低，熱穩(wěn)定性有所提高。
　　2.用端羥基的聚二甲基硅氧烷(HTPDMS)和端羥基聚丁二烯丙烯腈(HTBN)作為共混軟段與二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)進(jìn)行嵌段共聚反應(yīng)，一縮二丙二醇(DPG)和丙三醇(GLY)作為擴(kuò)鏈劑，同樣用預(yù)聚體法和澆注方式來制備PU材料。結(jié)果表明，隨著嵌段的HTPDMS有機(jī)硅鏈段份數(shù)提高，材料的拉伸強(qiáng)度降低，鏈段柔順性增強(qiáng)引起伸長率升高，PU的有效阻尼溫域向低溫方向移動(dòng)，同時(shí)阻尼峰值增大，水接

5、觸角提高;同樣的提高三官能度的丙三醇GLY含量，材料的力學(xué)性能更加優(yōu)異，對(duì)表面水接觸角影響不大，阻尼性能同樣變化較小，有向低溫移動(dòng)的趨勢(shì)，耐熱性略有增強(qiáng)。
　　3.用端羥基的聚二甲基硅氧烷(HTPDMS)和氫化端羥基聚丁二烯(H-HTPB)作為共混軟段與二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)進(jìn)行嵌段共聚反應(yīng)，一縮二丙二醇(DPG)和丙三醇(GLY)作為擴(kuò)鏈劑，獲得澆注PU阻尼材料。結(jié)果表明，隨著嵌段共聚的HTPDMS鏈段含量升高，材料的拉

6、伸強(qiáng)度降低，鏈段柔順性增強(qiáng)，斷裂伸長率升高，材料阻尼因子降低，有效阻尼溫域向低溫方向移動(dòng)，同時(shí)材料表面疏水性提高;當(dāng)材料交聯(lián)度升高時(shí)，耐熱性略有提高，表面疏水能力幾乎不變，機(jī)械性能更好。
　　4.利用七甲基三硅氧烷接枝端羥基聚丁二烯，之后再與二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI100)和擴(kuò)鏈劑一縮二丙二醇(DPG)通過預(yù)聚體法制得聚氨酯阻尼彈性體。當(dāng)接枝有機(jī)硅含量增多時(shí)，材料的阻尼性能提高明顯，交聯(lián)度和預(yù)聚體NCO值對(duì)阻尼影響較小;材料力

7、學(xué)性能受交聯(lián)度和NCO值提高明顯，接枝量增加使得材料力學(xué)性能下降;同時(shí)材料疏水性能提高明顯，熱力學(xué)穩(wěn)定性提高。
　　5.將七甲基三硅氧烷接枝端羥基聚丁二烯(HTMS-g-HTPB)與聚四氫呋喃醚二元醇(PTMEG2000)作為混合鏈段，之后再與二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)和擴(kuò)鏈劑一縮二丙二醇(DPG)通過預(yù)聚體法制得聚氨酯阻尼彈性體。通過調(diào)節(jié)軟段兩相之間的配比，隨著HMTS-g-HTPB含量的升高，材料的力學(xué)性能綜合提高，表面的