四氢呋喃均聚醚聚氨酯弹性体——影响PTMG-PU力学性能的因素

介绍四氢呋喃均聚醚（PTMG）聚氨酯弹性体的力学性能。讨论了化学结构因素对聚氨酯弹性体力学性能的影响,化学结构因素包括PTMG相对分子质量、二异氰酸酯、扩链剂、硬段质量分数、预聚体NCO基质量分数和化学交联等。结果表明：影响聚氨酯弹性体硬度和拉伸强度最大因素是二异氰酸酯类型和预聚体NCO基质量分数,影响聚氨酯弹性体扯断伸长率最大因素是PTMG相对分子质量和交联密度。     

蒙脱土插层对聚氨酯复合材料的结构和性能影响

用聚氧化丙烯醚二元醇插层有机蒙脱土，再与二异氰酸酯、扩链剂进行原位聚合反应，制备了聚氨酯插层纳米蒙脱土复合材料。该复合材料经X衍射、红外光谱和热分析测定．证明了复合物中的蒙脱土已被基本剥离，并形成了蒙脱土与聚氨酯硬段结合的微相有序结晶结构。复合材料的力学性能测试结果说明，当质量分数为1％的有机蒙脱土加入聚氨酯后，拉伸强度和拉断伸长率分别是未用蒙脱土的1．7倍和1．8倍。     

基于四氢呋喃聚醚聚氨酯弹性体力学性能的研究

以四氢呋喃聚醚（PTMG）、二异氰酸酯（TDI、或MDI）和扩链剂（MOCA、或BDO）为原料,制备了浇注型和热塑型聚氨酯弹性体。研究了预聚体的NCO基质量份、PTMG的分子量和硬段质量份数对PU弹性体力学性能的影响。结果表明：PU弹性体的硬度和模量随NCO含量和硬段质量份数增加而增加。逐渐提高PTMG的分子量,PU弹性 的拉伸强度降低,而拉断伸长率增加。2000分子量的PTMG－PU弹性体的冲击弹性比1000分子量的PTMG－PU好。     

专利专栏

专利名称:聚氨酯弹性体／蒙脱土纳米复合材料及其制备方法专利申请号:02129016.4公开号:1398921申请人:中国科学院长春应用化学研究所本发明属于聚氨酯弹性体／蒙脱土纳米复合材料及其制备方法。这类聚氨酯弹性体／蒙脱土纳米复合材料由聚氨酯弹性体、增容剂、有机化蒙脱土和功能性防老剂组成。其制备方法是将蒙脱土经过阳离子交换反应后,再与增容剂进行熔融插层,并借助增容剂增容聚氨酯弹性体和有机化蒙脱土。本发明的纳米复合材料不仅具有蒙脱土均匀分散在聚合物基质中的结构,而且力学性能相对于纯聚氨酯弹性体有明显提高。     

交联型脂肪族聚氨酯材料的研究

研究三元醇扩链剂对脂肪族聚氨酯弹性体力学性能和血液相容性的影响。在所采用的“一步法”合成路线中,硬段为异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）和小分子扩链剂,软段为聚四亚甲基醚二醇（PTMG）。在合成的过程中,加入了不同比例的三元醇扩链剂三羟甲基丙烷（TMP）,使材料的力学性能和血液相容性都得到了改善。当TMP的质量分数为20％时,材料的综合性能最好。添加三元醇扩链剂的交联型脂肪族聚氨酯的血液相容性得到明显的改善,血小板黏附的数量也明显减少。     

聚氨酯弹性体的动态力学性能的影响因素

综述了聚氨酯弹性体动态力学性能的多种影响因素,讨论了软段类型(聚酯和聚醚)、软段相对分子质量、硬段类型(二异氰酸酯和扩链剂)、硬软段质量分数对PU弹性体动态力学性能的影响。在PU弹性体中,聚酯软段比聚醚软段的Tg高,弹性模量依PPG、PEG、PTMG软段顺序增加。     

聚氨酯/有机蒙脱土纳米复合材料的合成与表征

采用共沸法精制有机蒙脱土，估算了有机蒙脱土中吸附水质量分数约为8．3％。结构水的质量分数约为4．1％。用两步法原位聚合制备了聚氨酯／有机蒙脱土(PU／MMT)纳米复合材料，表征了纳米复合材料的形态、动态力学性能和物理机械性能。结果表明，有机蒙脱土对聚氨酯有增强和增韧双重作用。有机蒙脱土对聚合物分子的限制作用使PU／MMT纳米复合材料的玻璃化转变温度升高，储能模量和损耗模量也有明显提高。     

改性蒙脱土/聚氨酯复合材料表面性能研究

合成了一系列改性蒙脱土/MDI-聚醚型聚氨酯弹性体复合材料,采用接触角和原子力显微镜方法研究聚氨酯复合材料表面性能。两种实验方法显示改性蒙脱土对聚氨酯表面的影响一致,随着该填料含量增加,聚氨酯表面张力下降,显示改性蒙脱土有利于聚氨酯软段向表面迁移,也使聚氨酯的硬段聚集区的尺寸下降,导致表面亲水性降低。改性蒙脱土对聚氨酯材料也具有物理增强作用,其质量分数3%时,增强效果最大。     

原位聚合法制备有机蒙脱土/聚碳酸酯二醇型热塑性聚氨酯弹性体复合材料

用十六烷基三甲基溴化铵改性钠基蒙脱土(MMT),以聚碳酸酯二醇(PCDL)为软段,4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯/1,4-丁二醇为硬段,采用两步原位聚合法制备了插层型有机蒙脱土(OMMT)/PCDL型热塑性聚氨酯弹性体(PCU)复合材料,通过傅里叶变换红外光谱和X射线衍射法表征了OMMT和复合材料,并考察了OMMT含量对复合材料耐热性能、结晶性能及物理机械性能的影响。结果表明,OMMT层间距由MMT的1.217 nm扩大到1.856 nm,复合材料的层间距扩大至3.425 nm;复合材料的耐热性能、结晶性能和物理机械性能均优于纯PCU,当OMMT质量分数为1%时,复合材料的耐热性能最佳;当OMMT质量分数为3%时,复合材料的结晶性能和物理机械性能最佳。     

含蒙脱土聚氨酯弹性体的制备及其抗空蚀性能研究

通过设计制备含有不同含量蒙脱土的聚氨酯弹性体,研究了不同含量蒙脱土聚氨酯弹性体的力学性能及其抗空蚀性能。实验结果表明,聚氨酯弹性体在空蚀20 h后无明显变化,抗空蚀性能良好;聚氨酯弹性体的硬度和拉伸强度随着蒙脱土含量的增加而增加,当添加5%的蒙脱土的聚氨酯弹性体的断裂伸长率最大。     

TIPA/BDO扩链的聚氨酯弹性体力学性能的研究

以聚酯(PEA、PEPA)或聚醚(PTMG)和TDI为原料合成聚氨酯(PU)预聚体,用三异丙醇胺(TIPA)和1,4-丁二醇(BDO)的混合物作扩链剂制备PU弹性体。讨论了软段相对分子质量、弹性体交联点相对分子质量和扩链剂的种类对PU弹性体性能的影响。结果表明,PU弹性体的硬度、拉伸强度、300%模量和撕裂强度随软段相对分子质量的增加而下降,而伸长率和冲击弹性随软段相对分子质量的增加而增加;交联点相对分子质量为6600时,PTMG2000为软段的PU弹性体的拉伸强度最高,达到28.44MPa;与TMP/BDO扩链的聚酯型PU弹性体相比,TIPA/BDO扩链的弹性体的拉伸强度、伸长率和撕裂强度均较高,而硬度、300%模量和冲击弹性差异不大。     

1,3-丁二醇对PTMG/MDI体系聚氨酯弹性体力学性能的影响

以纯4,4′-二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）MDI-100、液化MDI（C-MDI）、MDI-50和四氢呋喃均聚醚（PTMG）为原料合成聚氨酯（PU）预聚体,再分别与KD和KC扩链剂制备PU弹性体。研究了1,3-BDO含量、异氰酸酯类型、预聚体NCO基含量、聚醚软段相对分子质量对PU弹性体力学性能的影响。结果表明,提高1,3-BDO含量可使PU弹性体的硬度、撕裂强度和冲击弹性明显下降;纯MDI弹性体综合力学性能最好,液化MDI次之,MDI-50最差;提高预聚体NCO基含量可使弹性体的硬度、300%定伸应力和撕裂强度明显提高,拉断伸长率和冲击弹性则下降;软段相对分子质量为1000时,PU弹性体的300%定伸应力、拉伸强度和撕裂强度均增加;软段相对分子质量为1800以上,拉断伸长率和冲击弹性增加。     

Microphase-separated structure and mechanical properties of norbornane diisocyanate-based polyurethanes

Norbornane diisocyanate (NBDI: 2,5(2,6)-bis(isocyanatomethyl)bicyclo[2.2.1]heptane) is a new commercialized diisocyanate. NBDI-based polyurethane elastomers (PUEs) were prepared from poly(oxytetramethylene) glycol (PTMG), NBDI and 1,4-butanediol (BD) by a prepolymer method. Microphase-separated structure and mechanical properties of the NBDI-based PUEs were compared with general aliphatic and cycloaliphatic diisocyanate-based PUEs. The diisocyanates used were isophorone diisocyanate (IPDI), 4,4′-dicyclohexylmethane diisocyanate (HMDI) and 1,6-hexamethylene diisocyanate (HDI). Regular polyurethanes were also prepared as hard segment models from each isocyanate and BD to understand the feature of each hard segment chain. The HDI-based PUE showed the largest Young's modulus and tensile strength in the four PUEs due to the ability of crystallization of the hard segment component and the strongest microphase separation. HMDI has both properties of aliphatic and cycloaliphatic diisocyanates because of its high symmetrical chemical structure compared with NBDI and IPDI. On the other hand, the NBDI- and IPDI-based PUEs have an inclination to phase mixing, leading to decreased Young's modulus and tensile strength. The NBDI-based PUE exhibited better thermal properties at high temperatures due to stiff structure of NBDI.     

E-300扩链聚氨酯弹性体的力学性能研究

以多元醇(PEA，PPG，PTMG)，PDI，E-300为原料，制备了PU弹性体。研究了多元醇类型，NCO基含量，扩链剂用量和硫化时间等因素对PU弹性体力学性能的影响。结果表明：拉伸强度、拉断伸长率和冲击弹性最高的分别是PEA-PU，PPG-PU和PTMG-PU；PU的硬度、强度和模量随预聚体NCO基含量增加而增加；扩链剂的用量为90％时，PU的力学性能最佳。     

异氰脲酸酯基团对聚氨酯弹性体性能影响研究

引入异氰脲酸酯基团可提高聚氨酯弹性体的耐热性能,但同时对其他性能有一定影响。通过改变NCO含量考察异氰脲酸酯基团对聚氨酯弹性体的力学性能及耐溶剂性能的影响。力学性能测试结果表明,其硬度、拉伸强度和撕裂强度均在NCO质量分数为8％时达到极大值,分别为邵A60、10．33MPa和48．84kN／m,扯断伸长率随NCO含量增加单调减小,100％定伸强度单侧增大;耐溶剂实验表明,聚氨酯弹性体在NCO质最分数为8％时耐溶剂性能最好。     

大二醇软链段混合比对聚氨酯弹性体的性能影响

以α,ω-双(γ-羟丙基)聚二甲基硅氧烷(BHPDMS)和聚氧四甲基二醇(PHMO)混合大二醇作为软链段,以1,4-丁二醇(BDO)为扩链剂,采用两步溶液聚合法合成了大二醇基芳香聚氨酯(PU)弹性体,其中w(硬链段)=40%。使用傅里叶红外光谱(FT-IR)法和差示扫描量热法(DSC),研究了混合大二醇中BHPDMS与PHMO的质量比对该PU弹性体的结构形态和性能的影响。结果表明,当混合大二醇中w(PHMO)=40%-60%时,所得PU弹性体具有优异的综合力学性能和表面疏水性。     

蓖麻油作交联剂的聚氨酯弹性体的合成及性能

以不同摩尔比的四氢呋喃均聚醚（PTMG）和1,6-亚己基二异氰酸酯（HDI）合成聚氨酯（PU）预聚体,再分别用丁二醇（BD）、蓖麻油（CO）以及BD和CO混合物进行扩链交联,合成了一系列不同CO含量的PU.通过FTIR、AFM、拉伸实验和TGA,对不同硬段含量和CO含量PU的氢键化程度、相形态结构、力学性能和热性能进行了比较。结果表明,二异氰酸酯和扩链剂的种类及用量对PU的性能均有很大的影响。随着PU中二异氰酸酯用量的增加,其力学性能和热稳定性能提高。随着扩链剂中CO用量的增加,PU氨酯键的氢键化程度降低,其软、硬段的微相分离程度降低,导致其力学性能降低。但CO用量的增加会提高PU分子链的交联和支化,因而其热稳定性能得到提高。     

1，3-丁二醇对PCL／MDI体系聚氨酯弹性体力学性能的影响

首先以聚己内酯多元醇（PCL）、4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）、液化MDI和MDI-50为原料合成聚氨酯（PU）预聚体,再用混合扩链剂制备聚氨酯弹性体。讨论了预聚体异氰酸酯基（NCO）含量、异氰酸酯类型、1,3-丁二醇（1,3-BDO）含量、聚酯软段相对分子质量对聚氨酯弹性体力学性能的影响。结果表明：提高预聚体NC0基含量可使弹性体的硬度、300％定伸应力、拉伸强度和撕裂强度明显提高,拉断伸长率和冲击弹性则下降;纯MDI弹性体综合力学性能最好,液化MDI次之,MDI-50最差;提高1,3-BDO含量可使弹性体的硬度、撕裂强度和冲击弹性明显下降;软段相对分子质量为1000的聚氨酯弹性体的硬度、300％定伸应力、拉伸强度和撕裂强度较高,软段相对分子质量为2000的聚氨酯弹性体的拉断伸长率和冲击弹性较高。