蓖麻油基聚醚型聚氨酯弹性体的制备与工艺研究

以蓖麻油基聚氧乙烯醚(EL)和聚四氢呋喃醚二醇(PTMG)为软段,1,6-六亚甲基二氨基甲酸甲酯(HDC)为硬段,二月桂酸二丁基锡(DBTDL)为催化剂,1,4-丁二醇(1,4-BDO)为扩链剂,采用酯交换缩聚法制备蓖麻油基聚醚型聚氨酯弹性体(CEUs)。利用红外光谱、热重分析、拉伸性能测试等对CEUs进行分析与表征。通过单因素对比实验探讨了物料配比、预聚阶段的温度、时间和压力及缩聚阶段的温度和时间等对蓖麻油基聚醚型聚氨酯弹性体力学性能的影响。结果表明,较优的制备工艺条件为:n(EL)∶n(PTMG)=1∶5、n(软段)∶n(硬段)=1∶1. 07、预聚温度为110℃、预聚时间为45 min、预聚压力为0. 03 MPa、缩聚温度为170℃、缩聚时间为180 min。在该制备工艺条件下,伸长率达到972. 38%,断裂拉伸强度为3. 23 MPa,邵尔A硬度为60。     

钛酸四乙酯催化酯交换缩聚法合成聚醚型聚氨酯

以钛酸四乙酯(TET)为催化剂,聚四氢呋喃醚二醇(PTMG)和1,6-六亚甲基二氨基甲酸甲酯(HDC)为原料,1,4-丁二醇为扩链剂,酯交换缩聚合成了聚醚型聚氨酯(PEPU)弹性体。以二丁基氧化锡(DBTO)催化合成的PEPU为参考,通过红外光谱(FTIR)、凝胶色谱(GPC)、热重分析(TGA)、力学性能与光学性能测试表征TET的催化效果。通过一系列单因素实验探讨了缩聚温度、缩聚时间、预聚温度、预聚时间对PEPU特性黏度的影响规律。结果表明,TET比DBTO催化制得的PEPU热性能更好,力学性能更优。较佳的制备工艺为:预聚阶段温度为110℃,压力为0.070MPa,时间为20min;160℃下高真空缩聚110min.     

HTBN/PTMG双软段聚氨酯弹性体的制备及力学性能研究

以甲苯二异氰酸酯(TDI)、端羟基聚丁二烯-丙烯腈共聚物(HTBN)、聚四氢呋喃醚二醇(PTMG)为主要原料,3,5-二甲硫基甲苯二胺(DMTDA)为扩连剂,采用浇铸法制备了聚氨酯弹性体。研究了聚氨酯预聚体中NCO含量、HTBN/PTMG质量比、PTMG相对分子质量和改变扩链剂用量以及热处理时间对聚氨酯弹性体力学性能的影响。结果表明,低相对分子质量PTMG和高热处理温度有利于提高聚氨酯弹性体的力学性能,当聚氨酯预聚体中HTBN/PTMG的质量比为50∶50、NCO质量分数为5.98%、NCO/NH2摩尔比为1.20、115℃下热处理2 h时,聚氨酯弹性体的力学性能最佳。     

HQEE扩链的浇注型聚氨酯弹性体合成和性能

以对苯二酚二羟乙基醚(HQEE)为扩链剂,采用半预聚体法合成了一系列聚氨酯(PU)弹性体。研究了不同n(HQEE):n[聚ε–己内酯二醇(PCL)]、不同结构多元醇对浇注型聚氨酯弹性体的力学性能、热性能和动态力学性能的影响。结果表明:半预聚体法使扩链剂组分的相容性和弹性体的合成工艺得到明显改善;随n(HQEE):n(PCL)的增大,弹性体的硬度、模量和撕裂强度逐渐提高,冲击回弹和断裂伸长率逐渐降低,拉伸强度先增大后降低,当n(HQEE):n(PCL)=3.0时,综合力学性能最佳;在不同结构多元醇合成的PU中,PTMG(聚四亚甲基醚二醇)–PU具有较好的回弹性,PCDL(聚碳酸酯二醇)–PU具有较高的模量和撕裂强度,PCL–PU和PBA(聚己二酸–1,4–丁二醇酯)–PU则具有较高的拉伸强度和断裂伸长率。差示扫描量热法(DSC)、热重分析(TGA)和动态热机械分析(DMA)结果显示:所有的PU均显示不同的微相分离程度,依次为PTMG–PUPCL–PUPBA–PUPCDL–PU。PTMG–PU和PCL–PU具有很好的弹性和耐低温性;4种PU的起始分解温度均高于300℃,说明由HQEE扩链的PU具有良好的热稳定性。     

聚醚软段对HMDI基透明聚氨酯弹性体性能的影响

以环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)、聚氧化乙烯二醇(PEG)、聚氧化丙烯二醇(PPG)和聚四氢呋喃醚二醇(PTMG)为主要原料,采用预聚法合成了一系列透明聚氨酯(PU)弹性体。通过红外光谱、热重分析、动态机械性能、拉伸性能和光学性能测试等方法讨论了不同聚醚多元醇组分对所合成的透明PU弹性体的热性能、结晶性能和机械性能的影响。结果表明,相同条件下,PTMG基PU薄膜的热稳定性、软硬段相容性以及力学强度要明显优于PPG基和PEG基PU薄膜;由于软段结晶能力的不同,PPG、PTMG基PU薄膜的透光度和雾度均明显好于PEG基薄膜。     

酯交换缩聚法合成高摩尔质量聚醚型聚氨酯的合成工艺与表征

采用酯交换缩聚法,以聚四氢呋喃醚二醇(PTMEG)和1,6-六亚甲基二氨基甲酸甲酯(HDU)为原料,二丁基氧化锡为催化剂制备热塑性聚醚型聚氨酯(EU)弹性体。用红外光谱(IR)、凝胶渗透色谱(GPC)、热重分析(TGA)、力学性能测试等表征合成聚合物的性能。通过一系列单因素实验探讨了原料配比、预聚温度、缩聚温度等对EU弹性体特性黏数的影响规律。最佳制备工艺为:预聚阶段,分段变温80℃(0.5 h)→90℃(0.5 h)→100℃(0.5 h),压力为2.6 k Pa(1 h)→1.4 k Pa(0.5 h);缩聚阶段:温度为185℃,压力为0.2 k Pa,时间为1.75 h。制得特性黏数为1.553 d L/g、数均摩尔质量为87 079 g/mol的EU弹性体。其邵尓A硬度为68,拉伸强度为4.393 MPa,断裂伸长率为1 325.96%。     

扩链剂与交联剂对NDI型聚氨酯弹性体性能的影响

用1,5-萘二异氰酸酯(NDI)和聚四氢呋喃醚二醇(PTMG)为原料合成了聚氨酯预聚体,以三羟基聚醚多元醇(330N)作为交联剂,1,4-丁二醇(BDO)作为扩链剂制备了NDI型聚氨酯弹性体,讨论了交联剂与扩链剂的不同羟基摩尔比对NDI型聚氨酯弹性体性能的影响。结果表明,随着三羟基聚醚多元醇含量的增加,NDI型聚氨酯弹性体软段玻璃化转变温度有所提高;三羟基聚醚多元醇的加入虽然使得聚氨酯弹性体的滞后损失峰值增加,但对常用温度范围的滞后损失影响不大,0～150℃温度范围内的储能模量降低;聚氨酯弹性体的拉伸强度与断裂伸长率随着三羟基聚醚多元醇含量的增加,呈先增加后下降的趋势变化,硬度则呈下降趋势。     

新型PTMG-PO共聚醚聚氨酯弹性体的制备与性能研究

以一种新型聚四亚甲基醚二醇一环氧丙烷（PTMG—PO）共聚醚为原料,制备了浇注型聚氨酯（PU）弹性体,与不同软段的产品进行了分析比较。结果表明,提高预聚体NCO基含量,PTMG—PO聚氨酯弹性体的硬度和强度增加,伸长率下降。提高PTMG—PO相对分子质量,硬度升高,而拉伸强度降低。PTMG-PO弹性体的力学性能优于THF—PO性能。红外分析表明,PTMG—PO和THF—PO共聚醚结构单元基本相同;热分析结果显示,高相对分子质量的PTMG—PO弹性体的玻璃化转变温度低。耐热性差。     

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。     

PTMG/TDI聚氨酯梯度固化的红外光谱分析

采用梯度温度场固化的方法,制备得到了PTMG/TDI(聚四亚甲基醚二醇/甲苯二异氰酸酯)聚氨酯弹性体,并使用红外光谱对所制备的试样进行了研究分析。研究结果表明:从高温一侧到低温一侧,聚氨酯弹性体的微相分离程度呈现梯度渐变的特点;固化剂的用量、温度梯度、预固化时间以及物料的温度都会直接影响聚氨酯弹性体微相分离程度的梯度。     

减震降噪用聚氨酯弹性体材料的性能

在预聚中间体组分为聚四氢呋喃醚二醇(PTMG)/4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯(其NCO的质量分数为15％～ 20％)、扩链剂组分为PTMG/1,4-丁二醇(BDO)的条件下,采用半预聚体法,通过调节PTMG/BDO的平均分子量,合成出一系列邵尔A硬度为60～ 85的聚醚型聚氨酯弹性体,对其力学性能、耐水性以及动态力学性能进行了研究,并与同硬度的橡胶材料进行了比较.结果表明,随着PTMG/BDO平均分子量的逐渐减小,聚氨酯弹性体的邵尔A硬度、拉伸强度、定伸应力和撕裂强度逐渐提高,扯断伸长率逐渐降低,回弹性变化较小.所合成的聚氨酯弹性体使用的频率范围较橡胶材料宽,随频率变化的动态力学性能优于橡胶,且具有很好的耐水性.在频率为0.1～100.0 Hz时,无论是拉伸模式还是压缩模式,邵尔A硬度为70 ～80的聚氨酯弹性体均表现出很好的动态力学性能;在拉伸温度为35-160℃时,邵尔A硬度为70～85的聚氨酯弹性体动态力学性能好,使用温度范围较宽.     

酯交换合成聚醚型聚氨酯的工艺探究

以聚四氢呋喃二醇、1,6-六亚甲基二氨基甲酸甲酯、1,4-丁二醇为原料,通过酯交换缩聚合法制备了聚醚型聚氨酯。确定工艺条件为:预缩聚合压力0.07 MPa,预缩聚合温度110℃,预缩聚合时间45 min;真空条件下缩聚合,缩聚合温度190℃,缩聚合时间110 min。根据各因素影响效应的主次关系,可控制产物特性黏度为75.17~128.56 cm~3/g,实现相对分子质量为(7.5~12.5)×10~4,可根据相对分子质量需求合成产物。将得到的聚醚型聚氨酯弹性体在170℃下熟化时间4 h后,产物特性黏度为126.78 cm3/g,拉伸强度为17.46 MPa,拉断伸长率为2 348%。     

聚醚/聚酯型热塑性聚氨酯弹性体的合成研究

以聚四甲撑醚二元醇(PTMG)、已二酸丁二醇聚酯二元醇(PBA)、4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、和1,4-丁二醇(BDO)为原料,采用一步法合成聚醚/聚酯型热塑性聚氨酯弹性体(TPU)。研究原料配比对其力学性能和熔体流动速率的影响。结果表明:随PTMG质量分子量的增加,TPU的硬度和拉伸强度减小而断裂伸长率增加;随-NCO/-OH摩尔质量比的增加,TPU的拉伸强度增加、断裂伸长率减小,熔体流动速率减小;随PBA/PTMG摩尔比的增加,TPU拉伸强度和断裂伸长率先增大后减小。     

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。     

含羰基端羟基硅氧烷改性聚氨酯弹性体的结构及性能

以聚四氢呋喃醚二醇(PTMG)和含羰基的端羟基硅氧烷(PDMS-C)为混合软段,采用预聚体法合成了一系列PDMS-C改性聚氨酯弹性体(SPUs),用傅里叶变换红外光谱对其结构进行了表征,并考察了PTMG与PDMS-C的摩尔比对SPUs力学性能和耐高低温性能的影响。结果表明,PDMS-C成功接枝到聚氨酯链段中。随着PDMS-C含量的增大,SPUs的拉伸强度降低,但与普通端羟基硅氧烷改性聚氨酯相比,其拉伸强度保持率大幅提高;随着PDMS-C含量的增大,SPUs的耐高低温性能均得到改善。     

高性能聚氨酯密封材料的微相结构和热性能(Ⅱ)

采用聚碳酸酯二醇(PCDL)、聚四亚甲基醚二醇(PTMG)和4,4′-二苯基甲烷二异氰酸酯通过预聚体法和半预聚体法合成了一系列聚氨酯(PU)弹性体。采用示差热扫描量热,热失重和动态力学性能分析对PU弹性体的性能及多元醇结构和组成,合成方法对PU弹性体微相结构形态的影响进行了研究。结果表明,由预聚体法合成的弹性体的微相分离程度高于半预聚体法,二胺扩链的弹性体的硬段结晶性优于二醇扩链的弹性体,单一二醇合成弹性体的硬段的结晶性优于混合二醇合成的弹性体,几种弹性体的的硬段结晶性依次为PU-LF-950APU-PCDL≈PUPTMGPU-PCDL+PTMG。几种弹性体的热稳定性依次为PU-PCDLPU-PCDL+PTMG≈PU-PTMGPU-LF-950A。PU-LF-950A和PU-PTMG的低温性能优于PU-PCDL和PU-PCDL+PTMG。PU-LF-950A还具有较好的高温动态性能和微相分离程度。     

聚酰胺-胺型树枝状水性聚氨酯的合成与表征

为了提高水性聚氨酯耐水性等性能,以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚四亚甲基醚二醇(PTMG)、二羟甲基丙酸(DMPA)、1,4-丁二醇(BDO)等为原料,二月桂酸二丁基锡(DBTDL)为催化剂,通过预聚体法合成了单端封闭的聚氨酯预聚体(PPU),然后以一代端羟基树枝状聚合物(PAMAM-OH)为核,通过接枝共聚法制备了树枝状水性聚氨酯(HWPU)。通过单因素分析法优化出PPU的最佳合成条件:反应时间为2 h,反应温度为80℃,n(NCO)∶n(OH)为6∶1。采用FIIR、XRD和纳米粒度表面电位分析仪对产物的结构和性能进行了表征,并对胶膜的耐水性、表面粗糙度和力学性能进行了测试。结果表明:HWPU乳液粒径为43.56 nm,胶膜结晶度为1.59%,胶膜24 h的吸水率为4.8%,拉伸强度为39.2 MPa,断裂伸长率为376.4%,胶膜表面粗糙度降低。与未加PAMAM-OH的水性聚氨酯(WPU)相比,HWPU的吸水率降低了67.1%,拉伸强度提高了74.2%,耐水性和拉伸强度得到明显提高。     

聚氨酯弹性体的合成与耐热性能研究

分别以聚己内酯二醇(PCL)、聚四亚甲基醚二醇(PTMG)为低聚物二醇原料,以对苯二异氰酸酯(PPDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)或2,4-甲苯二异氰酸酯(TDI)为异氰酸酯原料,以1,4-丁二醇(BDO)或3,3'-二氯-4,4'-二氨基二苯基甲烷(MOCA)为扩链剂,采用预聚体法合成了结构不同的聚氨酯(PU)弹性体,并对其进行了物理机械性能测试、热重分析(TG)和动态力学分析(DMA)。结果表明,PCL/PPDI/BDO聚氨酯弹性体的力学性能和耐热性能最好; PPDI/BDO/PCL聚氨酯弹性体的储能模量优于TDI/MOCA/PCL弹性体;当硬段结构为PPDI/BDO时,较低温度下,PCL体系的储能模量优于PTMG体系,较高温度下,PTMG体系优于PCL体系。     

合成温度对PCL型聚氨酯弹性体性能的影响

以聚己内酯二元醇(PCL-2000)、甲苯二异氰酸酯(TDI)、3,3’-二氯-4,4’-二氨基二苯甲烷(MOCA)为原料,采用预聚体法合成浇注型聚氨酯弹性体(CPU)。研究了预聚体温度,后熟化温度对聚氨酯弹性体力学及耐热性能的影响。实验结果表明:随着预聚体温度升高,CPU拉伸强度增大,压缩永久形变(80℃×24 h)逐渐变小。随着后熟化温度升高,CPU拉伸强度先增大后减小,压缩永久形变(80℃×24 h)先减小后增大。当预聚体温度为110℃时,拉伸强度达到50 MPa,断裂伸长率达到356%。压缩永久形变80℃×24 h为36%。     

不同软段对水性聚氨酯性能影响的研究

分别以聚丙二醇(PPG)、聚乙二醇(PEG)、聚四亚甲基醚二醇(PTMG)为多元醇组分,异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为异氰酸酯组分,2,2-二羟甲基丙酸(DMPA)、1,4-丁二醇(BDO)为扩链剂,采用预聚体法合成一系列不同软段的水性聚氨酯(WPU)。讨论了聚醚二醇的种类及异氰酸酯指数(R值)对合成WPU乳液及胶膜性能的影响。结果表明,当R值为1.15时,PTMG型WPU的干燥速率、成膜性均优于PPG型和PEG型WPU。当R值为1.2时,PTMG型WPU的粘结性能和拉伸性能均较优,耐水性最好;当R值为1.05时,PTMG型WPU的干燥速率最快,耐水性最差。