耐热聚氨酯弹性体的制备及性能研究

用天然石墨作为填料,采用预聚体法制备了耐热聚氨酯(PU)弹性体.采用TGA、TMA法分析了石墨的加入量对其热稳定性的影响;利用电子拉力实验机研究了石墨的加入量对该弹性体力学性能的影响.结果表明:在实验范围内,随着石墨加入量的增大,该弹性体的热稳定性及力学性能都有不同程度的增加.当石墨加入量为12%(相对于预聚体而言),热稳定性及力学性能最佳,拉伸强度、压缩强度和断裂伸长率均达到最大.热分解温度聚酯型PU弹性体提高了30℃,聚醚型提高了近40℃.     

填料改性聚氨酯弹性体的水声性能

用甲苯-2,4-二异氰酸酯(2,4-TDI)、聚醚二醇(PPG)和3,3′-二氯-4,4′-二氨基二苯基甲烷(MOCA)等原料合成了聚氨酯弹性体,并用云母、空心玻璃微珠等填料进行改性,研究了填料种类、云母尺寸和空心玻璃微珠含量对该聚氨酯弹性体材料水声性能的影响。以聚氨酯弹性体材料的吸声系数和反射系数为目标函数,采用均匀设计和多元回归分析相结合的方法对混合填料掺杂改性聚氨酯弹性体材料体系进行了优化设计,制备了吸声性能优良的聚氨酯弹性体水声吸声材料。本文为聚氨酯弹性体水下吸声材料的研究提供了理论参考。     

自修复聚氨酯弹性体的制备及性能研究

目的对自修复聚氨酯弹性体的制备工艺及性能进行综述,为制备高修复效率的聚合物提供指导,并指出其未来的发展趋势。方法从聚氨酯弹性体的修复机理出发,收集并分析自修复聚氨酯弹性体的最新研究进展,总结典型自修复聚氨酯弹性体的制备工艺和性能指标;根据修复机理进行分类,对近年来本征型(Diels-Alder反应、Disulfide键、氢键等)和外援型(微胶囊化)自修复聚氨酯弹性体的制备和性能进行综述,并讨论自修复聚氨酯弹性体的修复效率。结论虽然基于不同动态键的自修复聚氨酯弹性体取得了一定的发展,但开发高修复效率的材料仍然是一个巨大的挑战。总结了提高自修复聚氨酯弹性体力学性能的途径,为实现修复性能与力学性能的平衡提供了指导。     

聚氨酯弹性体/纤维素纳米晶体复合材料的制备及性能研究

通过浓硫酸水解脱脂棉制备纤维素纳米晶体(CNC),并用3-氨基丙基三乙氧基硅烷(APTS)对其进行表面修饰。以4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、聚四氢呋喃(PTMG)、CNC、1,4-丁二醇(BD)为原料制备聚氨酯弹性体/纤维素纳米晶体(PUE/CNC)复合材料,研究了CNC用量对PUE/CNC复合材料性能的影响。结果表明:当CNC用量达到1%(wt,质量分数,下同)时,复合材料的拉伸强度和断裂伸长率分别提高了178%和97.5%,热性能也有所提高;但CNC用量超过1.5%后,复合材料的力学性能下降,热性能仍保持提升。     

填料及空腔对聚氨酯弹性体夹芯复合结构水声性能的影响

为提高薄板均质吸声材料低频段的吸声性能,文中采用甲苯-2,4-二异氰酸酯(2,4-TDI)、聚醚二醇(PPG)和3,3′-二氯-4,4′-二氨基二苯基甲烷(MOCA)等原料合成了25mm厚聚氨酯弹性体,对其进行填料改性和开空腔设计,并考虑到实用性,制备了聚氨酯弹性体夹芯复合结构的声学试件,在脉冲声管中测试了其反射系数和吸声系数,结果表明,云母填料改性和开空腔可以改善聚氨酯弹性体的低频吸声性能,其吸声性能还受到填料尺寸、空腔形状和空腔个数等参数的影响,因此合理地设计实验工艺参数,可以得到水下声学性能更佳的聚氨酯弹性体夹芯材料,为进一步研究水下吸声材料和吸声结构提供了理论参考。     

聚氨酯/乙烯基酯树脂复合弹性体的阻尼性能研究

采用预聚体法合成了一系列聚氨酯／乙烯基酯树脂复合弹性体，并用动态力学分析法研究了组成、异氰酸酯指数及是否计量VER中的仲羟基等对复合弹性体的阻尼性能的影响。结果表明，当PU／VER的质量比例为60／40，且异氰酸酯指数接近1时，材料的阻尼性能最好；不计量VER中的仲羟基时，所合成的PU／VER表现为两个玻璃化转变温度。此外，用VER直接作为PU的交联剂，二者共聚所形成的PU／VER的阻尼温域可达100℃以上，且在常温范围有较高阻尼因子。     

导热聚氨酯弹性体/石墨烯纳米片复合材料的制备及性能

采用液相共混与两次模压方法制备了热塑性聚氨酯弹性体(TPU)/石墨烯纳米片(GN)薄膜,探究了不同GN含量对TPU/GN薄膜力学性能、导热性能和热稳定性的影响。结果表明,当添加质量分数为2.0%GN时,TPU/GN薄膜的拉伸强度和弹性模量分别为60.8 MPa和10.4 MPa,相比纯TPU薄膜分别增长34%和96%; TPU/GN薄膜呈现典型的导热各向异性特征,质量分数为5.0%GN时,薄膜面内方向的导热系数为1.94 W/(m·K),而其垂直方向的导热系数为0.21 W/(m·K);GN的加入提高了TPU的热稳定性。     

高强度自修复聚氨酯弹性体的制备及性能

针对自修复材料力学性能和自修复性难以兼顾的问题,采用传统预聚体法,引入含双硫结构的交联剂,制备得到既具有一定力学强度、又具有良好自修复性的聚氨酯弹性体。采用红外光谱进行化学结构表征;采用邵氏硬度计进行硬度测定;采用万能力学试验机考察了不同条件下的自修复效率;通过三维视频显微镜和拍照记录弹性体自修复过程;采用热重分析仪对样品进行热性能表征。结果表明,双硫键被成功引入弹性体中,弹性体邵氏硬度大多可达50 HA以上。升高温度和延长时间都能提高弹性体的自修复效率:24 h时,自修复效率从25 ℃的31.3%升高到80 ℃的99.5%;在80 ℃下,自修复效率从2 h的48.4 %提高到24 h的99.5%。双硫交联剂质量分数的增加也有利于自修复,弹性体的自修复效率从PUSS 3的54.5%提高到PUSS 6的99.5%。热重分析显示,弹性体的热稳定性随双硫质量分数的增加而略有下降,但所有弹性体的5%热失重温度都高于265.0 ℃。     

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。     

无机填料对聚氨酯网络聚合物性能的影响

本工作在蓖麻油型聚氨酯-甲基丙烯酸羟乙酯网络聚合物基础上加入不同比例的珍珠岩粉合成若干样品,动态力学谱测定表明,珍珠岩粉的含量在40％(重量比)以下时,随其含量增加,样品的内耗峰值(tanδ)增加,     

碳系填料对聚氨酯弹性体导电性能的影响

为改善柔性传感器基体材料的力传感性能,利用物理共混的方式将碳系填料(乙炔炭黑、超导炭黑、碳纳米管、纳米石墨)填充到聚醚型聚氨酯预聚体中,经过扩链、硫化形成导电聚氨酯弹性体。分析了碳系填料在基体中的分布情况,测试了导电聚氨酯弹性体的渗滤阈值、压阻特性及压阻范围,讨论了导电聚氨酯弹性体的迟滞性与弛豫性。研究表明,乙炔炭黑在基体中分散性最好;超导炭黑填充型导电聚氨酯弹性体的导电性能与电阻弛豫性最好;纳米石墨填充型导电聚氨酯弹性体的压阻范围最小;乙炔炭黑填充型导电聚氨酯弹性体电阻迟滞性最优。     

异氰酸酯功能化碳纳米管/热塑性聚氨酯弹性体复合材料的制备及流变性能

采用甲苯-2,4-二异氰酸酯(TDI)对碳纳米管(CNT)进行表面修饰,制得TDI功能化CNT(CNT-TDI),将其分散于4,4′-二苯基甲烷二异氰酸酯中,通过原位聚合法制备CNT-TDI/热塑性聚氨酯弹性体(TPU)复合材料。利用FTIR、XPS和TG等测试手段,表征和分析了CNT-TDI的表面结构;利用旋转流变仪研究了CNT-TDI含量对CNT-TDI/TPU复合材料动态流变性能的影响。结果表明,TDI成功接枝改性CNT,接枝率约17%。动态流变研究结果表明,随CNT-TDI含量增加,复合材料的储能模量(G′)、损耗模量(G″)和复数黏度(η*)均明显提高,G′和G″交点对应的频率向低频移动,损耗峰频率也向低频偏移,说明复合材料的结构性增强,大分子链松弛时间延长;Han曲线上移且逐渐靠近对角线,van Gurp-Palmen曲线下移,说明复合材料的弹性响应逐渐增强;Cole-Cole曲线拖尾现象消失,说明填料的加入降低了TPU基体的微相分离程度。     

碳纳米管/炭黑填充型导电聚氨酯弹性体的制备及其性能研究

利用物理共混的方式将不同比例的炭黑(CB)与碳纳米管(CNTs)混合到聚醚型聚氨酯预聚体中,经过扩链、硫化形成导电聚氨酯(PU)弹性体。测试研究了材料的电学性能,并利用扫描电镜(SEM)、热重力分析仪(TGA)、电子万能试验机分别对导电PU弹性体的形貌、热稳定性、机械性能进行分析。实验表明,2种填料同时填充时材料的渗滤值介于2种填料单独填充之间。CB与CNTs可以较均匀的分散在PU弹性体中,并且在填料为5%(wt,质量分数,下同)时,随着CNTs含量增加,材料的力学性能有所提高,当CNTs含量为1%时,材料的热分解温度提高了17℃。     

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。     

热塑性含氟聚氨酯弹性体的制备与性能

以聚酯多元醇、4,4′-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)和六氟双酚A为原料,采用一步法合成了一系列热塑性含氟聚氨酯弹性体(F-TPU),采用红外光谱(FT-IR)、凝胶渗透色谱(GPC)、动态力学分析(DMA)、原子力显微镜(AFM)等分析方法对其组成和结构进行了表征,研究了聚氨酯分子结构参数与其力学性能关系。结果表明,所制备的F-TPU具有较高分子量、力学性能及阻尼性能,由于氟元素的引入使其表面张力相对TPU降低,并存在明显的软硬段微相分离结构。     

纳米石墨/聚氨酯复合涂层的制备及耐腐蚀性能

为研制高性能电力金具防护涂层,首先,以羟基丙烯酸树脂和异氰酸酯为主要成膜物质,纳米石墨为填料,制备了不同纳米石墨含量的纳米石墨/聚氨酯复合涂料;然后,将涂料喷涂在电力热镀锌钢上,固化干燥后得到纳米石墨/聚氨酯复合涂层;最后,测试了纳米石墨/聚氨酯复合涂层的力学性能和耐磨性,并采用模拟酸雨试验、中性盐雾试验及电化学阻抗谱（EIS）研究了纳米石墨/聚氨酯复合涂层的耐腐蚀性能。结果表明:添加纳米石墨后,涂层与热镀锌钢的附着力有所提高,纳米石墨含量为2.0wt%的纳米石墨/聚氨酯复合涂层的耐磨性比未添加纳米石墨的空白涂层提高了92%,并且涂层中纳米石墨的分布较均匀,表现出良好的耐腐蚀性能。 所得结论表明在涂层中添加适量的纳米石墨可以提高涂层的耐磨性和耐腐蚀性能,进而可将涂层用于电力金具的表面防护。      

新型多功能无机/有机复合薄膜的制备及电化学性能研究

将铈钛氧簇[Ti₈O₇(HOEt)(OEt)₂₁Ce]和PEDOT低聚物的混合溶液通过滴涂-二次聚合成膜制得一种表面具有特殊纳米沟壑结构的无机/有机复合薄膜PEDOT:Ce@TiO₂。PEDOT:Ce@TiO₂具有很强的疏水性和对乙腈溶液较好的润湿性, 能用作阴极电致变色材料和超级电容器电极材料。PEDOT:Ce@TiO₂展现出较PEDOT薄膜更优良的电化学性能, 在电流密度为1 A/g时, PEDOT:Ce@TiO₂的质量比电容为71.2 F/g, 是相同条件下PEDOT薄膜的质量比电容的1.7倍。采用PEDOT:Ce@TiO₂进一步组装了全固态电致变色超级电容器原型器件, 当充电完成时器件的变色区域呈现墨绿色, 当放电完成时器件的变色区域呈现亮黄色。     

粘土/热塑性聚氨酯弹性体插层复合材料制备与性能

本文对不同种类的层状硅酸盐粘土膨润土（BEN）及累托石（REC）进行有机改性，利用X射线衍射（XRD）分析有机粘土的层间结构变化，研究不同有机粘土与聚氨脂弹性体熔融共混后复合材料的力学性能。结果表明：改性后的有机粘土层间距均有不同程度的增大，复合材料的力学性能均有不同程度的增加，其中有机累托石补强的效果较好；有机粘土在添加两份时均表现出较大的拉伸强度，累托石在两份添加量的拉伸强度由原来的37.2MPa提高到53.8MPa，提高了44.6%；撕裂强度在所研究范围是增加的，8份时从纯基体的92.8kN/m提高到138kN/m，提高了49%。     

改性瓜尔胶/聚氨酯复合微球的制备及性能研究

采用环氧丙烷改性瓜尔胶制备得到羟丙基瓜尔胶,再将其与聚氨酯复合制备微球,并对复合微球的性能进行了研究。结果表明:羟丙基瓜尔胶含量在0.1%~0.3%时,复合微球球形较好;溶胀度随着羟丙基瓜尔胶含量的增加而增加;扫描电镜结果显示,复合微球表面有孔隙,内部呈半中空状态;复合微球的降解速率在碱性环境下较快,酸性环境下较慢;羟丙基瓜尔胶含量越高,药物释放速率越快。