TPUE相态网络结构与力学性能间相关性的研究 Ⅰ.TPUE在大形变下的弹性分子理论

本文提出了一种热塑性型聚氨酯弹性体的网络结构模型,它是由氢键交联网、缠结网和微区-高分子链组网的网络结构组成。基于上述模型,把三种网中的单个链组作为独立的统计单元和形变单元,计算了三种网中四种单个链组的末端距分布函数,结果表明它们均不同于高斯分布。根据上述分布函数和大形变机理,分别计算了三种网和总网的弹性形变自由能。从而提出了热塑性型聚氨酯弹性体的大形变弹性分子理论。并推导出五种简单形变方式的应力-应变关系。该理论成功地把弹性状态方程同聚氨酯的组成通过三个分子结构参数C_1、C_2和C_3联系起来。     

TPUE相态网络结构与力学性能间相关性的研究 Ⅰ.TPUE在大形变下的弹性分子理论EI

本文提出了一种热塑性型聚氨酯弹性体的网络结构模型,它是由氢键交联网、缠结网和微区-高分子链组网的网络结构组成。基于上述模型,把三种网中的单个链组作为独立的统计单元和形变单元,计算了三种网中四种单个链组的末端距分布函数,结果表明它们均不同于高斯分布。根据上述分布函数和大形变机理,分别计算了三种网和总网的弹性形变自由能。从而提出了热塑性型聚氨酯弹性体的大形变弹性分子理论。并推导出五种简单形变方式的应力-应变关系。该理论成功地把弹性状态方程同聚氨酯的组成通过三个分子结构参数C_1、C_2和C_3联系起来。     

热塑型聚氨酯弹性体的FTIR谱研究

本文以FTIR谱研究了W_h,(?),对热塑性聚氨酯弹性体(TPU)相分离过程及其氢键化程度的影响,并以红外二向色性法研究了软、硬段及界面层的取向机理。     

聚酯型热塑性聚氨酯弹性体的制备及阻尼性能

以聚酯多元醇、4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)和1,4-丁二醇为原料制备了一系列聚酯型热塑性聚氨酯弹性体(TPU),对硬段含量、软段种类和软段的分子量等分子结构参数对其力学性能和阻尼性能的影响进行了研究,探索影响规律性,采用原子力显微镜对其软/硬段微相分离结构进行了研究。     

硬段含量对聚酯型温敏聚氨酯弹性体性能的影响

选用二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)体系,采用预聚体法合成不同硬段含量的温敏聚氨酯弹性体(CPU).研究了硬段含量对聚氨酯弹性体常温及变温力学性能、热性能、动态性能以及形变温敏性能的影响.结果表明:当硬段含量为62％时,材料的拉伸强度、撕裂强度最高,扯断伸长率最低;当硬段含量为63.5％时,硬度、玻璃化转变温度最高;拉伸强度随温度的升高而降低,扯断伸长率随温度的升高先增加后减小,且在玻璃化转变温度附近达到最大.硬段含量为62％时,CPU的综合性能较为优异,且具有典型的形变温敏性能,随着外界力的变化,聚氨酯弹性体的形变固定率变化并不是特别明显,而形变回复率因此下降.     

HTPB型聚氨酯弹性体的改性研究

采用预聚体法制备了端羟基聚丁二烯(HTPB)型聚氨酯弹性体,并采用了化学改性的方法对HTPB型聚氨酯弹性体进行了改性研究.结果表明:以分子量为3100的HTPB作软段,2,4-甲苯二异氰酸酯(TDI)作硬段,预聚体中-NCO的含量控制在4.5%～5.0%之间,双酚A型环氧树脂(E-51)占25%时,弹性体材料的力学性能和耐水性能最好.     

炭黑填充硫化胶网络结构与力学性能相关性的研究——Ⅲ 硫化橡胶弹性大形变的唯象理论

本文首先对当前弹性形变的唯象理论进行了分析和总结,并建议一种根据填充炭黑和未填充炭黑硫化橡胶的大形变弹性分子理论,以I_1、ln(I_1/3)和ln(I_3)为变量来建立唯象理论的储能函数形式(W)的简便方法。对可压缩弹性体它具有下列一般形式:W=sum from (ijk)=0 to ∞ (C_(ijk) (I_1~I-3~I) ln (I_1/3)~I ln (I_3)k)通过该储能函数(W)同弹性大形变分子理论的弹性形变自由能(△F_(TTT))相对比,可使储能函数中的各参数(C_(ijk))具有明确的物理意义。并得到具有三个参数的不可压缩弹性体的储能函数: W=C_1(I_1-3)+C_2ln(I_1/3)+C_3(I_1~2-3~2) 从三个参数储能函数出发,推导出了四种简单形变方式的应力-应变关系式。并用它们处理了大量实验数据。单向拉伸、等轴双向拉伸和不等轴双向拉伸以及纯剪切等,在较大的形变范围内均得到了较好的理论预期直线。笔者还提出了一种确定储能函数中多个参数的简便方法——逐步逼近直线作图法。     

硬段类型和含量对嵌段聚氨酯脲性能的影响

以聚己二酸乙二醇-丙二醇酯二醇(PEPA)为软段,分别采用4种二胺扩链剂和3种二异氰酸酯为硬段,通过预聚体法合成了一系列不同硬段结构和含量的聚氨酯脲弹性体,并采用红外光谱、热失重分析、差示扫描量热和拉伸测试等手段,研究了硬段类型及含量对聚氨酯脲性能的影响。结果表明,在软段结构一致,硬段含量接近的情况下,兼具柔性和刚性的硬段有助于提升聚氨酯脲的力学性能、热学性能和微相分离程度。几种二胺扩链剂和二异氰酸酯中,由二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)和4,4'-二氨基二苯醚(ODA)构成的硬段性能最佳;在软、硬段结构一致的情况下,硬段含量对聚氨酯脲性能影响明显。随着硬段含量增加,聚氨酯脲的拉伸强度、微相分离程度先增大后减小,5%热失重温度和断裂伸长率逐渐下降。当PEPA/MDI/ODA摩尔比为1∶0.5∶0.5(硬段含量31.7%),聚氨酯脲拉伸强度达51.5 MPa,断裂伸长率为709%,5%热失重温度为282.7℃,性能最佳。     

新型高温热塑性弹性体

热塑性弹性体由非晶形的“软”段和“硬”段组成。“软”段的Tg较低,它决定着这类物质的高弹特性,而“硬”段不是高熔点的结晶体就是高Tg的非晶形玻璃质,其结构是硬段夹在软弹性基体中。这类热塑性物质的最高使用温度取决于硬段的热稳定性和交联能力,因此,硬段的熔点、软化点及硬段与软性基体的互溶性(影响硬段Tg)决定着这类物质的使用温度。采用二异氰酸酯、二羧酸及二羧酸终止预聚物合成了两种新型热塑弹性体:聚酯酰     

聚氨酯弹性体的热降解行为研究

采用热重分析法（ＴＧＡ）系统研究了不同硬段、相同软硬段结构的样品，不同扩链交联剂，及不同硬段含量等因素对相同软段的聚氨酯弹性体热降解行为的影响。结果表明，聚氨酯弹性体样品随硬段含量的升高而热稳定性降低，扩链剂和种类不同（胺类或醇类）对聚氨酯弹性体的热降解影响大小，硬段的刚性增强（ＭＤＩ的刚性强于ＴＤＩ）有利于热稳定性的提高，结果还表明聚氨酯的最大降解速率所出现的温度Ｔｍａｘ通常由软段的降解引起，与     

聚碳酸酯聚氨酯弹性体的合成与性能研究

采用了聚碳酸1，4－丁二醇酯（PBC）、聚碳酸1，6－己二醇酯（PHC）和聚碳酸1，5－戊二醇－1，6－己二醇酯（PHPC，其中己二醇链节与戊二醇链节之比为3：2）软段，4，4‘-二苯基甲烷二异氰酸酯／1，4－丁二醇（MDI／BDO）为硬段（其质量含量为40％）合成出了一系列的聚碳酸酯聚氨酯（PCU）弹性体。其拉伸强度约为40MPa-60MPa，断裂伸长率为300％－400％。研究了软段结构、软段分子量对PCU力学性能、微相分离结构的影响。结果表明，软段分子量越大，微相分离程度越大。软段为PHPC的聚氨酯回弹性能明显优于软段为PBC和PHC的聚氨酯。     

一种硅氧烷杂化聚氨酯弹性体的制备及动态力学性能

用4,4′-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、聚四氢呋喃醚二醇和γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)为主要原料,制备出新型硅氧烷杂化聚氨酯弹性体。通过红外光谱,动态力学分析,原子力显微镜等研究了产物的结构及性能。结果表明,不同于传统二胺或二醇扩链的聚氨酯弹性体硬段晶区的片层结构,硅氧烷杂化聚氨酯弹性体硬段区为三维网络状结构,受力时不易破碎和滑移,其软段玻璃化转变温度较4,4′-二氨基二苯甲烷(MDA)扩链型弹性体向低温方向移动9℃,具有更完整的相分离程度和更低的力学损耗。     

聚氨酯/聚氯乙烯(PU/PVC)半-IPN的研究——Ⅱ.聚酯氨酯/聚氯乙烯体系的合成及动态力学性能

以端羟基己二酸乙二醇酯(PEA,M_n=2000)和4,4′-二苯基二异氰酸酯(MDI)反应制备的聚氨酯预聚物和PVC溶液共混后固化聚氨酯而合成了PU/PVCSemi-IPN 动态力学研究结果表明:通过形成PU/PVC IPN,可明显提高PEA和PVC的相容性。试样的tgδ-T谱图在很大程度上依赖于PU/PVC的原料配比及PVC的分子量。以TDI为PU相的二异氰酸酯所合成的IPN的互穿效果最明显,其tgδ-T谱图中,tgδ大于0.3的温域宽在100℃以上。是较理想的阻尼材料。结合前文研究结果,我们认为:在PU/PVC IPN中,PVC和PU中的氨酯基存在强极性相互作用,PU硬区结晶性强时,PVC T_g峰外移,否则内移。这种强相互作用对PVC有增硬效应。     

聚叠氮缩水甘油醚/聚乙二醇双软段含能聚氨酯弹性体的性能

为改善聚叠氮缩水甘油醚(GAP)的性能,以三羟甲基丙烷(TMP)为交联剂,异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为固化剂,选用聚乙二醇(PEG)制备出GAP/PEG/TMP/IPDI双软段含能聚氨酯弹性体,采用红外光谱(FT-IR)、差示扫描量热(DSC)等手段进行了表征。实验结果表明,弹性体中引入聚乙二醇(PEG),拉伸强度提高168%,延伸率提高77%,所选PEG软段分子量较小,弹性体中只出现了GAP软段的Tg。随交联剂含量的增大,GAP软段的Tg由-36.85℃上升到-34.81℃,继而又下降到-40.31℃,弹性体的热分解分两段进行,初始分解温度为183℃。     

异佛尔酮二异氰酸酯基聚醚聚氨酯弹性体的热行为

采用熔融预聚二步法合成了以环氧乙烷－四氢呋喃无规共聚醚为软段，异佛尔酮二异氰酸酯和1，4－丁二醇为硬段的热性聚氨酯弹性体，利用DSC，DMA和TG对聚合物的热行为进行了研究。结果表明，异佛尔酮二异氰酸酯基聚醚聚氨酯弹性体具有典型的微相分离特征，随着硬段含量的增加,微相分离程度增加。     

聚(氨酯-酰亚胺)嵌段共聚物的研究 Ⅰ.嵌段共聚物的合成、表征及性能

以聚环氧丙烷二醇(PPG)、MDI,均苯四酸二酐(PMDA)为单体,首次合成了不同硬段长度的醚氨酯-酰亚胺嵌段共聚物(PUI),红外光谱证实了聚酰亚胺硬段的存在。PUI的特性粘数(32℃,DMAc)[η]为0.34～1.20dL/g。TG及DTG分析表明,PUI的热分解温度(N_2)为344～348℃,而以丁二醇为扩链剂的同类PU为323℃。 研究了PUI及PU的应力-应变行为,二者皆属典型的弹性体。PUI比PU具有更高的弹性模量及抗张强度,在相同硬段含量时,PUI的抗张强度为35.1MPa,而PU仅为10.8MPa。PUI的形变行为与典型的交联橡胶不一致。在拉伸比λ<1.8时服从Guth统计理论σ=G(λ-λ~(-2));在大形变区服从Mooney-Rivlin应变能函数式σ=(λ-λ~(-2))(2C_1+2C_2/入),2C_2的数值与硬段含量无关,正象交联橡胶的2C_2与硫化程度无关一样,因而硬段含量与硫化程度有相当的含义。     

粒料法合成高固含量聚氨酯分散体胶粘剂

以聚己二酸1,4-丁二醇酯(PBA-3000)为软段、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、1,4-丁二醇(BG)为硬段、聚醚二元醇磺酸盐(SPPG)作为亲水单体,采用本体聚合方法合成了聚氨酯离子聚合物。聚氨酯离子聚合物经造粒、丙酮溶解、水分散、去丙酮得到固含量为50%的高固含量聚氨酯分散体胶粘剂。研究了硬段含量、分子量对分散体平均粒径和粒径分布、胶膜的热学性能以及粘合性能的影响。聚氨酯分散体胶粘剂的最高初粘力为6N/mm,最高剥离强度为10.24 N/mm。     

热处理对赖氨酸乙酯扩链聚氨酯性能的影响

以1,6-六亚甲基二异氰酸酯(HDI)为硬段,聚碳酸酯二元醇(PCDL)为软段,赖氨酸乙酯盐酸盐(Lys-OEt)为扩链剂合成了一种新型聚碳酸酯型聚氨酯弹性体,并制成聚氨酯膜,在不同温度和时间下对聚氨酯进行退火热处理.采用FT-IR、~1H-NMR对聚氨酯进行结构分析;热处理前后,通过AFM、XRD和力学测试仪对聚氨酯进行性能测试.结果表明:热处理使赖氨酸乙酯扩链聚氨酯微相分离的程度变大,结晶性能更好,力学性能提高,弹性回复率增大.     

催化剂对异佛尔酮二异氰酸酯制备的脂肪族聚氨酯弹性体结构和性能的影响

采用一步法通过异佛尔酮二异氰酸酯与聚丙二醇和1,4-丁二醇反应合成了脂肪族聚氨酯（PU）弹性体。考察了催化剂的种类和含量对PU弹性体结构和性能的影响。结果表明,以辛酸亚锡为催化剂时,PU弹性体的软段相和硬段相间的相分离程度最明显且分子量最低,导致其力学性能最差;以辛酸铋为催化剂时,PU弹性体软段相和硬段相的相容性较好且...     

碳纳米管/P(E-CO-T)热固性聚氨酯弹性体的制备及性能研究

以羟基化碳纳米管(CNT-OH)为交联剂,环氧乙烷-四氢呋喃共聚醚(P(E-CO-T))为预聚物,甲苯二异氰酸酯(TDI)为固化剂,制备了碳纳米管(CNT)交联改性的P(E-CO-T)热固性聚氨酯弹性体,并进行了相关性能表征。当CNT-OH的质量分数为1.5%时(质量分数),弹性体拉伸强度可达12MPa,延伸率为750%;溶度参数为21.43J1/2/mL1/2,与常用硝酸酯增塑剂的溶度参数相差均小于2J1/2/mL1/2,表现出良好的相溶性;玻璃化转变温度(Tg)为-50℃;在玻璃化转变区域,弹性体的储能模量(E’)降低,损耗模量(E’)出现峰值,力学损耗(tanδ)不断增大。在-18℃~20℃之间E’出现肩峰,归属于氨基甲酸酯硬段的玻璃化转变。