软段对聚氨酯弹性体耐介质及力学性能影响的研究

分别以聚四氢呋喃二醇(PTMEG)、聚己二酸丁二醇酯二醇(PBA)、聚己内酯二醇(PCL)或聚碳酸酯二醇(PCDL)为软段原料,4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯和1,4-丁二醇为硬段原料,采用预聚体法合成了不同软段、相同软段含量的热塑性聚氨酯弹性体(TPU)。研究了软段类型对TPU力学性能和耐介质性能的影响。结果表明,聚醚型TPU具有更高的断裂伸长率和弹性回复率,聚酯型TPU具有更高的硬度、拉伸强度和撕裂强度;在100℃下热老化70 h均具有很好的性能保持率;TPU耐70℃和100℃热水老化的优劣顺序为PCDL型PTMEG型、PCL型PBA型;耐100℃液压油优劣顺序为PCDL型PTMEG型PCL型PBA型,仅PCDL型TPU能在120℃液压油中长期使用。     

硬段含量对MDI型热塑性聚氨酯性能的影响

以4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、聚四亚甲基醚二醇(PTMG)和1,3-丙二醇(PDO)为原料,采用预聚体法合成热塑性聚氨酯(TPU),利用FTIR、DSC及力学性能测试等手段探究了硬段含量对TPU性能的影响。结果表明,硬段含量增加,TPU的氢键化程度、玻璃化转变温度、硬段熔融温度、拉伸强度、撕裂强度、硬度和模量均随之增大,软段结晶熔融温度及断裂伸长率随之减小;在硬段质量分数33%～45%范围内,TPU呈现"海-岛"结构,且随硬段含量增加,微相分离程度逐渐增加。     

软段结构对MDI型TPU力学性能和动态黏弹性能的影响

分别以聚己二酸乙二醇酯二醇(PEA)、聚四氢呋喃醚二醇(PTMG)、聚己内酯二醇(PCL)及聚碳酸己二醇酯二醇(PCDL)作为软段,以二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)和扩链剂1,4-丁二醇(BDO)作为硬段,采用预聚体法制备了4种不同软段结构的热塑性聚氨酯弹性体(TPU)。研究了不同的软段结构对弹性体的力学性能和动态黏弹性能的影响。结果表明,PTMG由于分子间作用力小,由其制备的TPU力学性能较低,但动态黏弹性能较好,内生热低;PCDL由于极性大、结晶性强,由其制备的TPU力学性能好,但内生热较大。     

风力发电机用TPU密封材料开发及寿命评估

以聚四氢呋喃二醇(PTMEG)、聚己内酯二醇(PCL)、4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)和1,4-丁二醇(BDO)为原料,制备了不同软段的2种热塑性聚氨酯弹性体(TPU)材料。通过模拟老化试验,研究了2种TPU材料的物理机械性能和在油水混合介质中的老化规律,并进行了寿命预测;研究了抗氧剂和抗水解剂对PTMEG型TPU的物理机械性能和在油水混合介质中老化规律的影响,并进行了寿命预测。结果表明:PCL型TPU的100%定伸模量、拉伸强度和撕裂强度较高,PTMEG型TPU的断裂伸长率较高; PTMEG型TPU的耐油水老化性能明显优于PCL型TPU;添加1. 0%抗氧剂时,PTMEG型TPU材料的油水老化寿命有较小幅度的提升;抗水解剂质量分数为1. 5%时,PTMEG型TPU的使用寿命预测可达到5年,满足风力发电机密封件对TPU材料的应用要求。     

聚醚型聚氨酯弹性体的合成及其动态力学行为

采用两步合成法,以4,4′-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)和1,4-丁二醇(BDO)为硬段,相对分子质量分别为1000、2000、4000的聚氧化丙烯二元醇(PPG)为软段,制备了一系列聚醚型聚氨酯(PUR)弹性体,研究了预聚体异氰酸酯指数R及软段相对分子质量对PUR动态力学性能的影响。结果表明,预聚体R值增大,即PUR的硬段含量增加,储能模量G′提高,软段相的玻璃化转变温度(Tg)升高,软硬相区的相容性增大;软段相对分子质量增加,PUR的G′下降,软段相的Tg降低,并出现硬段相的玻璃化转变,软硬相区的相分离程度增大。     

软段对热塑性聚氨酯弹性体结构及性能的影响

以二苯基甲烷-4,4′-二异氰酸酯(MDI)和扩链剂1,4-丁二醇(BDO)为聚氨酯弹性体硬段(控制硬段质量分数32%),以实验室自制聚己二酸乙二醇酯二醇(PEA)和聚己二酸乙二醇丙二醇酯二醇(PEPA)为软段,经预聚体法合成不同结构的热塑性聚氨酯弹性体(TPU)。研究了弹性体软段部分对其硬度、力学性能和结晶性能的影响。结果表明,控制热塑性聚氨酯弹性体硬段部分不变,改变软段,材料硬度变化不大;软段聚酯二元醇随其相对分子质量的增加,TPU力学性能和结晶性能均增强;研究不同PG含量的软段PEPA-TPU发现,当PG质量分数为10%时,TPU力学性能与结晶性能最好。     

阳离子型聚氨酯乳液的合成及性能研究

本文用丙酮法,以聚酯二醇、聚醚二醇与1,6-已二异氰酸酯(HDI)为基材,N—甲基二乙醇胺为扩链剂,酸类为中和剂,合成了离子化程度不同的阳离子自乳化热塑性聚氮酯(简称TPU)水乳液。并对乳液的粒径、流变性以及乳胶膜的动态力学性能进行了初步的探讨。结果表明:乳液的粒径随离子度的增加而减小;改变TPU分子链中软段的结构,乳液的流性指数n,可在小于1到大于1的范围内调节;TPU的玻璃化转变温度,随软段结构中聚酯酯二醇含量的提高向高温方向移动。     

PEA/PCL型聚氨酯弹性体的性能研究

采用预聚法制备混合软段聚氨酯弹性体,考察了以聚己二酸乙二醇酯二醇(PEA)、聚己内酯二醇(PCL)及不同比例的PEA/PCL混合物为软段得到的聚氨酯材料的力学性能及微相分离。结果表明,与以纯PEA为软段的聚氨酯弹性体相比,以混合软段制备的聚氨酯在保持PEA型聚氨酯力学性能的基础上,其微相分离好于PEA型聚氨酯,同时常温至80℃的储能模量提高。     

软段组成对MDI型聚氨酯弹性体性能的影响

采用半预聚体法,分别以聚四氢呋喃二醇(PTMG)、聚己内酯二醇(PCL)和聚己二酸新戊二醇酯二醇(PNA)为软段,液化MDI、1,4-丁二醇(BDO)为硬段制备具有不同软段组成的聚氨酯弹性体,研究了软段组成对聚氨酯弹性体性能的影响。结果表明,PCL型和PNA型聚氨酯弹性体力学性能较好,玻璃化转变温度较高,接触角较大,吸水率较低;浸水7 d后,PTMG型聚氨酯弹性体强度保持率较高。     

异氰酸酯类型对热塑性聚氨酯弹性体性能的影响

分别以5种异氰酸酯为硬段,聚己二酸1,4-丁二醇酯二醇(PBA)为软段,制备了不同异氰酸酯型的热塑性聚氨酯弹性体(TPU)。通过傅里叶变换红外光谱(FTIR),差示扫描量热(DSC)和电子拉伸等测试对其结构和性能进行表征,探究了异氰酸酯类型对热塑性聚氨酯弹性体的软硬段相互作用、PBA结晶性和机械性能的影响。结果表明,HDI-TPU氨基氢键化程度最高,HMDI-TPU的硬段间氢键化程度、软段结晶度最高,IPDI-TPU的氢键化程度、软段结晶度最低。在制备的5种异氰酸酯型TPU中,HDI-TPU的拉伸强度为29.47 MPa,断裂伸长率874%,邵D硬度44,综合机械性能最佳。     

异氰酸酯类型对热塑性聚氨酯弹性体性能的影响

分别以5种异氰酸酯为硬段,聚己二酸1,4-丁二醇酯二醇(PBA)为软段,制备了不同异氰酸酯型的热塑性聚氨酯弹性体(TPU)。通过傅里叶变换红外光谱(FTIR),差示扫描量热(DSC)和电子拉伸等测试对其结构和性能进行表征,探究了异氰酸酯类型对热塑性聚氨酯弹性体的软硬段相互作用、PBA结晶性和机械性能的影响。结果表明,HDI-TPU氨基氢键化程度最高,HMDI-TPU的硬段间氢键化程度、软段结晶度最高,IPDI-TPU的氢键化程度、软段结晶度最低。在制备的5种异氰酸酯型TPU中,HDI-TPU的拉伸强度为29.47 MPa,断裂伸长率874%,邵D硬度44,综合机械性能最佳。     

不同软段相对分子质量对PBA/MDI/HG体系TPU结构与性能的影响

以聚己二酸-1,4-丁二醇酯二醇(PBA)、4,4′-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)和1,6-己二醇(HG)等为主要原料,采用预聚体法制备了一系列热塑性聚氨酯弹性体(TPU)。通过对TPU流变性能、结晶性能、耐热性能、硬度与力学性能的研究,考察了在硬段含量相同(质量分数为30%)情况下,不同软段相对分子质量(PBA:1 000、2 000、3 000)对TPU体系结构与性能的影响。结果表明,PBA/MDI/HG体系TPU,随着软段PBA相对分子质量的增大,拉伸强度、断裂伸长率及硬度逐渐增大;TPU热稳定性越来越好,PBA-3000的TPU试样初始分解温度达到293.7℃;TPU抗热变形能力增强,PBA-3000的TPU试样维卡软化温度达到103℃;结晶性能分析(广角X射线衍射仪、旋转流变仪、偏光显微镜)表明,TPU具有一定的结晶性,且结晶性能随软段相对分子质量的增大而提高;流变性能分析结果表明,TPU表现出典型的假塑性流体的特征,且软段相对分子质量越大,同频率时的复数粘度越高。     

软段结构对聚氨酯弹性体性能的影响

分别以聚四氢呋喃二醇(PTMG)、聚己内酯二醇(PCL)、高顺式端羟基聚丁二烯(HTPB)和自由基聚合制得的端羟基聚丁二烯(FHTPB)为软段,采用溶液聚合两步法制得了四种聚氨酯弹性体(PUE)。通过拉伸试验、动态力学性能分析(DMA)、差示扫描量热(DSC)和热重分析等手段,考察了软段结构对它们室温及低温下力学性能、热性能等的影响。结果表明,四种PUE低温(-30℃)下的拉伸强度和断裂伸长率均大于室温下的对应值。这不仅与低温下软段诱导结晶所产生的自增强效应有关,也与软、硬两段的微相分离程度增大有关。相较于其他三种PUE,HTPB-PUE软段不仅玻璃化温度(Tg)最低,而且极性也最弱,因而微相分离程度高,具有优异的柔性,-30℃下其断裂伸长率仍达660%以上。PCL-PUE和PTMG-PUE因软段易结晶,且软段与硬段的微相分离程度低,则刚性强。低温循环拉伸试验表明,-30℃下HTPB-PUE和FHTPB-PUE有较强的弹性恢复能力,而PCL-PUE和PTMG-PUE则相对较差。DSC和DMA结果显示HTPB-PUE的Tg远低于其他三种PUE,其Tg(DSC)低至-103℃。此外,四种PUE的初始分解温度十分相近,均在270℃左右。     

PTMG/PPG基CPU的相分离及力学性能研究

分别以聚四氢呋喃二醇(PTMG)、聚氧化丙烯二醇(PPG)及两者共混物(PTMG/PPG)作为软段,以2,4-甲苯二异氰酸酯(TDI)和扩链剂3,3'-二氯-4,4'-二氨基二苯甲烷(MOCA)作为硬段,采用预聚体法,制备了5种不同PTMG/PPG配比的浇注型聚氨酯弹性体(CPU)。研究了PTMG/PPG不同的配比对CPU的力学性能和微观相分离的影响。结果表明,纯PTMG型聚氨酯力学性能优于纯PPG型聚氨酯性能,随着PPG在混合聚醚多元醇的比例增加,所形成的CPU的力学性能出现一定程度的下降。纯PTMG型聚氨酯的玻璃化转变温度(Tg)低于纯PPG型聚氨酯的Tg,随着PPG在混合聚醚中的配比增加,所合成相应的聚氨酯弹性体的Tg移向高温区,微观相分离程度减小。     

平面与弯曲形硬质聚氨酯的形状记忆效果及热／机械性能比较

本文用1,4-苯基二异氰酸酯(PDI)、聚四甲撑二醇(PTMG)和1,4-丁二醇扩链剂合成了一系列形状记忆聚氨酯共聚物,并与4,4′-二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)和PTMG合成的形状记忆聚氨酯作了比较,用IR光谱、相转移和机械性能测试等方法对二者的相同点和不同点作了对比研究,测试温度为玻璃化转换温度(Tg)±20℃。结果表明,Tg随着(PDI或MDI)含量的增大而增大,当硬段含量相同时,这两种共聚物的Tg相同,而且,用动力机械分析测定了tanδ损失和模量损失,并研究了振动和冲击吸收能力。     

基于不同软段的聚氨酯弹性体耐热性能研究

分别以聚己内酯二醇(PCL)、聚碳酸酯二醇(PCDL)、聚己二酸-1,4-丁二醇酯二醇(PBA)以及聚四氢呋喃二醇(PTMG)为软段,4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)和1,4-丁二醇(BDO)为硬段,采用预聚体法合成4种基于不同软段的聚氨酯弹性体。通过机械性能测试、热失重分析、动态力学性能测试及不同温度下的力学性能分析,研究低聚物二醇种类对聚氨酯弹性体的力学性能和耐热性能的影响。结果表明,以聚酯多元醇作为软段制得的聚氨酯弹性体的耐热性要优于聚醚型;几种聚酯型聚氨酯弹性体中,PCL型聚氨酯弹性体的热稳定性以及不同温度下的力学性能保持率最高,耐热性最好;动态力学性能分析表明,在高弹态平台区PCL型聚氨酯的损耗因子较小,动态内生热较小,且储能模量下降较缓慢,动态力学性能最好。     

微交联改性热塑性聚氨酯弹性体的力学性能研究

以聚己二酸乙二醇酯二醇、4,4' 二苯甲基甲烷二异氰酸酯、1,4 丁二醇和微量三羟甲基丙烷为原料合成了一系列不同交联程度的微交联改性热塑性聚氨酯弹性体(TPU),研究了它们静态力学性能和动态力学性能的变化。结果表明:微交联在对TPU的静态力学性能影响较为复杂;TMP与扩链剂物质的量之比为0 06时,合成的TPU具有好的综合性能;微交联会妨碍TPU硬段相的结晶趋势,降低其微相分离的程度。     

热塑性聚氨酯弹性体共混改性研究进展

1、前言热塑性聚氨酯弹性体(简称 TPU)是1958年由 B.F. Goodrich 化学公司首先开发并于1961年投入市场的。一般来说,TPU 是由分子量为500～3000的末端有活性氢的长链二醇(聚醚和聚酯型)和分子量为500以下的二异氰酸酯及短链二醇为扩链剂的条件下加成聚合而成的线性高分子材料。TPU 大分子主链是由聚合物多元醇构成的软链段及二异氰酸酯和小分子扩链剂构成的硬链段组成的。硬链段和软链段在热力学上具有自发分离的倾向,从而形成微相分离结构。正因为 TPU 具有非常独特     

聚醚型与聚酯型聚氨酯弹性体的性能研究

使用聚乙二醇(PEG)、聚四亚甲基醚二醇(PTMG)、聚己内酯(PCL)和4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)合成了聚醚多元醇型和聚酯多元醇型热塑性聚氨酯弹性体(TPU)。研究了各种TPU中异氰酸酯指数(R0)、硬段浓度(Ch)、聚醚和聚酯的种类、摩尔质量及原料用量等对弹性体力学性能的影响;并且使用双酚A型环氧树脂NPEL-127改性了弹性体的耐热性。研究结果表明:TPU的硬度随着R0和Ch的增加而增加;聚醚型TPU中,随着软段中柔性链的增加,TPU的硬度下降而力学性能提高;聚酯型TPU中,随着聚酯和聚酯二元醇摩尔质量的提高,TPU的硬度和力学性能均有提高;聚酯型TPU的力学性能优于聚醚型TPU;环氧树脂改性使得聚醚型TPU耐热性提高。     

聚四甲撑二醇热塑性聚氨酯弹性体的合成研究

七十年代初期,以聚四甲撑二醇(PTMG)为主要原料的聚醚型热塑性聚氨酯弹性体开始有商品生产。我们用PTMG和4,4′-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)合成了具有较好物理机械性能和加工工艺性能的聚四甲撑二醇热塑性聚氨酯(PTMG-TPU)弹性体。