多羥基聚丁二烯的合成及其彈性體的制備研究.pdf

1、聚烯烴多元醇是一種制備彈性體的重要原料。常用的聚烯烴多元醇主要是分子鏈段中含有兩個(gè)羥基的端羥基聚丁二烯(HTPB)，其本身具有透明度好、粘度低、耐油耐老化、低溫性能和加工性能好的優(yōu)點(diǎn)。但用HTPB制備的聚氨酯彈性體一般具有較低的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率。多羥基聚丁二烯(PHPB)是結(jié)構(gòu)中比HTPB含有更多羥基的遙爪型液體材料。由PHPB與異氰酸根反應(yīng)生成的支化聚氨酯彈性體比線性聚氨酯彈性體結(jié)構(gòu)中的氨酯基氫鍵多。高聚物分子間氫鍵的增多使得分子

2、之間內(nèi)聚力增大，提高了聚氨酯彈性體力學(xué)性能。因此，通過(guò)分子設(shè)計(jì)改性HTPB制備出分子鏈段中含有多個(gè)羥基的PHPB具有一定的實(shí)用價(jià)值和科學(xué)理論意義。
　　1.本文通過(guò)分子設(shè)計(jì)在氫氧化鈉堿性條件下，以HTPB和環(huán)氧氯丙烷(ECH)為原料，四丁基溴化銨(TBAB)為催化劑，首次在HTPB兩端接入更多的羥基制得PHPB。并用紅外光譜儀(IR)、氫核磁共振儀(1H-MNR)進(jìn)行測(cè)試表征。通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)優(yōu)選了合成PHPB的工藝條件。合成PHP

3、B的較適宜的條件為:反應(yīng)溫度為55℃，反應(yīng)時(shí)間1.5h，原料、氫氧化鈉以及催化劑的摩爾比為n(HTPB)∶n(ECH)∶ n(NaOH)∶ n(TBAB)=1∶2.9∶3∶0.03。TG分析結(jié)果可知，較佳條件下合成的PHPB的熱穩(wěn)定性比HTPB的熱穩(wěn)定性好。
　　2.以合成的PHPB為原料，甲苯二異氰酸酯(TDI)為固化劑，1，4-丁二醇(BDO)為擴(kuò)鏈劑，二月桂酸二丁基錫(DBTDL)為催化劑，采用一步法制備聚氨酯彈性體。利用差

4、示掃描量熱儀(DSC)、熱重分析儀(TG)以及電子萬(wàn)能拉伸試驗(yàn)分析儀對(duì)聚氨酯彈性體的力學(xué)性能和熱性能進(jìn)行測(cè)試分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)固化參數(shù)R=1.2，催化劑用量為0.6％，n(BDO)∶ n(PHPB)=3∶1，固化溫度為65℃時(shí)，制備的聚氨酯彈性體力學(xué)性能較好。較優(yōu)條件下制得的彈性體進(jìn)行的拉伸強(qiáng)度為4.04 MPa，斷裂伸長(zhǎng)率為282.02％，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度在-20℃左右，熱分解溫度為226℃，最大熱失重速率出現(xiàn)在278.71℃和46

5、4.18℃，表現(xiàn)出優(yōu)異的熱學(xué)性能。
　　3.不同的HTPB和PHPB固化體系粘度隨時(shí)間的變化不同，采用DV2T型旋轉(zhuǎn)粘度儀測(cè)定了不同的HTPB和PHPB固化體系粘度隨時(shí)間的變化。測(cè)定結(jié)果顯示:BDO作為擴(kuò)鏈劑，DBTDL作為催化劑，固化參數(shù)R=1.2，HTPB-TDI和PHPB-TDI固化體系較佳。固化參數(shù)R相同時(shí)，PHPB-TDI-BDO-DBTDL體系固化所需時(shí)間比HTPB-TDI-BDO-DBTDL體系所用時(shí)間短。
　

6、　4.采用非等溫差示掃描量熱法研究了二月桂酸二丁基錫對(duì)HTPB-TDI-BDO和PHPB-TDI-BDO體系固化反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)影響。結(jié)果表明，HTPB-TDI-BDO固化體系不加催化劑時(shí)表觀活化能為60.28 KJ·mol-1，加入二月桂酸二·丁基錫的表觀活化能為48.39 KJ·mol-1，反應(yīng)級(jí)數(shù)分別為0.886和0.864。PHPB-TDI-BDO固化體系無(wú)催化劑時(shí)表觀活化能為52.38 KJ·mol-1，而加入催化劑二月桂酸二丁基