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 ℃。     

光引发聚氨酯微胶囊的制备及涂层自修复性能

以聚氨酯丙烯酸酯RJ423、1,6-己二醇二丙烯酸酯(HDDA)、光引发剂1173为芯材,以六亚甲基二异氰酸酯三聚体(HDI三聚体)和聚乙二醇(PEG2000)为单体合成聚氨酯壁材,采用界面聚合法制备了光引发聚氨酯自修复微胶囊。通过傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、热重分析仪(TG)、激光粒度分析仪以及万能拉伸试验机分别对微胶囊的结构形貌、热稳定性、粒径分布及涂层力学性能进行了测试与表征。结果表明,当芯壁比1∶1.5,乳化剂浓度1%,均化速度8000r/min,制备的微胶囊为规则的球形,且表面形貌规整,产率和包覆率分别达到52.14%、48.36%。且微胶囊均匀地分在在乳胶膜中并具有良好的自修复性能,并且在微胶囊含量为4%时乳胶膜的力学性能和自修复性能最佳。     

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℃.     

可自修复的黑色聚氨酯材料的制备与性能研究

以多官能团树枝状聚酯多元醇(H3OP)为内核,通过原位聚合形成聚氨酯预聚体为内层,分散重氮黑3BF(3BF,CAS:6232-57-1)原位交联形成外层制备出可自修复的黑色聚氨酯(PU-3BF)。通过吸收光谱表征确定聚氨酯的结构以及分散重氮黑3BF(3BF)接入聚氨酯链。利用DSC和TG分别研究其玻璃化转变温度以及热稳定性。研究表明PU-3BF自修复过程主要通过N—H和■之间氢键形成来完成的。在室温下可多次重复修复,随着修复次数增加,材料修复效率和性能影响不明显。     

自修复聚氨酯防水涂料的研究

为了赋予聚氨酯防水涂料自修复性能,先用环氧树脂对高吸水纤维进行改性,再将改性纤维与双组分聚氨酯通过共混制备自修复聚氨酯防水涂料,最后用刮涂法制备防水涂层。用扫描电镜、红外光谱仪对防水涂层的微观结构进行分析,用万能材料试验机、电动不透水仪等对防水涂层的机械性能、自修复性能及防渗透性能等进行测试。结果表明,高吸水纤维、氧化锌有助于提高防水涂层的拉伸强度,防水涂层的最大抗拉强度为1.83MPa,断裂伸长率达到795%。防水涂料完全切断自修复24h后,裂口完全愈合。自修复48h后,拉伸强度恢复率最高可达63%,断裂伸长率达到60%左右。本研究为聚氨酯防水涂料自修复提供了新的方法。     

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。     

室温固化聚醚型聚氨酯弹性体的制备及研究

以可再生资源蓖麻油为起始剂环氧丙烷开环聚合的聚醚多元醇、聚丙二醇醚多元醇、TDI、MOCA等为主要原料,采用半预聚物法,室温固化制备双组分浇注型聚氨酯弹性体(CPUE).对该新型聚氨酯弹性体进行了红外光谱测试,结果表明其分子结构中含有氨基甲酸酯基、醚键等基团的特征吸收峰;通过力学性能测试,原料中聚醚多元醇的种类、NCO基质量分数的改变都会引起弹性体性能的差异,这些差异存在一定的规律性;DSC差示扫描结果表明,聚氨酯弹性体分子链中硬段含量升高,玻璃化转变温度(Tg)升高;利用热重分析(TG)研究了其耐高温性能,结果表明硬段含量和扩链剂种类都会影响PUE的热稳定性.     

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。     

热可逆自修复聚氨酯弹性体的制备及表征

为探究本征型自修复聚氨酯材料结构与性能的关系,平衡其自修复效率与强度之间的矛盾,采用六亚乙基二异氰酸酯(HDI)三聚体作交联剂,4,4-二氨基二苯二硫醚(AFD)作扩链剂,将可逆双硫键引入聚酯型聚氨酯弹性体中。研究发现:制备的自修复聚氨酯弹性体拉伸强度可达7.7MPa,在60℃,修复时间为24h的条件下,基于拉伸强度的自修复效率高达97.4%;而普通不含有双硫键(只含氢键作用)的弹性体拉伸强度为9.3MPa,在同等条件下的自修复效率为58.0%,表明双硫键的存在使得弹性体自修复效率在原来的基础上提高了67.9%。制备的弹性体具有多次自修复能力,其二次自修复效率为62.3%。     

TiO_2填充聚氨酯弹性体复合材料的性能

以聚己二酸乙二醇酯二醇(PEA)、甲苯二异氰酸酯(TDI)、3,3-二氯-4-4-二苯基甲烷二胺(MOCA)为原料,采用预聚法合成聚氨酯弹性体,并选用微米级的TiO2对聚氨酯弹性体进一步增强,考察了TiO2加入量及交联剂MOCA用量对聚氨酯弹性体复合材料力学性能的影响。结果表明,微米级的TiO2对聚氨酯弹性体的力学性能有一定的提高,并且在TiO2加入量为4%(相对于PEA而言),MOCA用量为理论用量的82%~87%时,复合材料综合力学性能最好。SEM对其表面和断口形貌分析表明,TiO2在复合材料中分布较均匀,其断裂为韧性断裂。     

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。     

聚氨酯弹性体的结构与力学性能

室温催化合成了一系列不同结构的聚氨酯弹性体，研究了软硬链段的化学结构对聚氨酯弹性体形态结构和力学性能的影响规律，结果表明，由MDI合成的PU弹性体的力学性能和阻尼性能优于相应的由TDI合成的PU弹性体，对称结构的MDI易规整排列，提高了力学强度，软硬链段之间的相容性和较强的相互作用有利于提高弹性体的力学性能。     

氢键型网络状超分子弹性体的合成与自愈合性能

用脂肪族超支化聚酯和丁二酸酐反应制备端羧基超支化聚酯。端羧基超支化聚酯与叠氮磷酸二苯酯反应引入异氰酸酯基,再与二乙烯三胺反应引入脲基和氨基,制备了具有较多氢键位点的网络状超分子弹性体。实验中发现二乙烯三胺的二甲基亚砜溶液浓度对超分子弹性体的力学、动态力学和自愈合性能有较大影响。浓度低时得到的超分子弹性体的柔顺性较好,具有自愈合性。浓度高时得到的超分子弹性体较硬,具有较高的力学性能。     

浇注聚氨酯弹性体与橡胶的拉伸应力-应变性能对比分析

制备了一系列浇注型聚氨酯弹性体和橡胶材料,对其物理性能进行了表征,指出其拉伸应力-应变性能具有较大的差异,分析了两类橡胶材料的性能差异与材料内部结构的关系,对比研究表明,两种弹性体材料网络结构的不同导致应力应变行为的差异,而通过聚氨酯配方的调整可以缩小与橡胶材料性能的差异,满足材料综合性能的要求.     

聚碳酸酯型聚氨酯脲弹性体的合成与表征

以聚碳酸酯二醇(PCDL),六亚甲基二异氰酸酯(HDI)为预聚原料,3,3′-二氯-4,4′-二氨基二苯甲烷(MOCA)为扩链剂,两步法合成了一系列不同硬段含量的聚氨酯脲(PUU)弹性体。采用傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、强力拉伸仪等测试手段对其结构特征和材料的力学性能以及耐水性能进行了研究。结果表明,随着硬段含量的增加,材料的拉伸强度先增大后减小最后又增大,而断裂伸长率和吸水率呈现相反的趋势,并以硬段含量47%为分界点。     

混凝土损伤自修复技术的研究与进展

混凝土自修复技术在土木工程领域中发挥着重要作用。该技术能使混凝土表面裂缝有效愈合,改善内部结构,提高服役期间的力学性能和耐久性。本文系统介绍了目前国内外关于混凝土损伤自修复领域的研究成果及应用情况;对混凝土自修复技术的原理进行了分类总结;对基于化学原理、物理学原理以及生物学原理的自修复技术进行了阐述和对比,分析了当前混凝土自愈合效果的评价方法,并给出了各自的适用范围;指出了混凝土自修复研究存在的问题,展望了其发展趋势和前景。     

聚氨酯/13X分子筛复合材料的制备及表征

本文采用预聚法制备了聚酯类聚氨酯/13X分子筛复合材料,考察了分子筛含量和交联系数对聚氨酯弹性体力学性能、耐溶剂性能的影响。结果表明,13X分子筛的加入量为7%,交联系数为0.90时,聚氨酯弹性体的耐撕裂强度从73.1 kN/m提高到94.2 kN/m,拉伸强度从44.5 M Pa提高到49.9 M Pa,断裂伸长率从580%提高到640%,溶胀度从103.78%降低到72.58%。由DSC和DM A分析可知PU/13X复合材料具有更好的微相分离及动态力学性能。