第二十六讲 以聚酯多元醇为基的聚氨酯弹性体的动态力学性能分析

以聚酯多元醇为基,合成了聚氨酯弹性体。研究了聚酯多元醇结构及分子量、扩链剂类型及用量等因素对聚氨酯弹性体的动态力学性能的影响。结果表明：以分子量为2000及3000的聚酯多元醇制得的SPUE中存在明显的相分离;当扩链剂中带有苯环结构时,PUE的玻璃化转变温度升高,储能模量增高,阻尼因子下降;PUE的玻璃化转变温度及储能模量随着扩链剂L-MOCA用量的增加线性升高,阻尼因子线性下降。     

扩链剂对基于聚酯/MDI聚氨酯弹性体力学性能的影响

用聚酯多元醇(PBA、PEA、PEPA、PCL)、4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)和混合扩链剂等原料合成了浇注型聚氨酯弹性体(PUE)。考察了聚酯多元醇种类、预聚体-NCO质量分数、扩链剂和扩链系数(R)等对PUE力学性能的影响,并比较了MDI/混醇体系与2,4-甲苯二异氰酸酯(TDI)/MOCA体系的性能。结果表明,PUE的硬度、模量和撕裂强度随预聚体-NCO含量增加而增加,随交联密度提高,撕裂强度和扯断伸长率下降,R>1.05时,PUE的力学性能急剧变化,MDI/混醇体系比TDI/MOCA体系的冲击弹性好。     

改性聚酯多元醇在微孔聚氨酯弹性体中的应用

用苯乙烯和丙烯腈对己二酸系聚酯多元醇进行改性,考察了中间体用量、反应温度和引发剂用量对改性聚酯多元醇的影响。以改性聚酯多元醇(或改性前的聚酯多元醇)、二苯基甲烷二异氰酸酯、丁二醇等为原料,制备了密度分别为0.4 g/cm~3和0.5 g/cm~3的微孔聚氨酯弹性体试片,对比改性前后聚酯多元醇制得的试片性能。结果表明,采用改性聚酯多元醇可有效提高弹性体的硬度、撕裂强度、断裂伸长率等。     

IPDI基聚酯型聚氨酯弹性体性能的研究

以聚丁二酸羟基特戊酸新戊二醇单酯酯(PHPS)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)和不同的二胺扩链剂采用二步法合成聚酯型聚氨酯(PU)阻尼材料,并对其阻尼性能和力学性能进行了测试。结果表明:扩链剂对聚酯型聚氨酯阻尼材料的动态力学性能影响很大,通过改变扩链剂的品种来改变聚氨酯大分子的硬段结构,最终导致硬段间相互作用的改变。降低扩链系数(α),可提高聚氨酯材料的阻尼因子(tanδ),拓宽阻尼温域。因此选择适宜的扩链剂及扩链系数对调节聚氨酯弹性体的阻尼温域具有一定的意义。     

聚酯多元醇M_r对热塑性聚氨酯弹性体性能的影响

以聚己二酸乙二醇/丁二醇酯(PEBA)、4,4′–二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)和1,4–丁二醇(BDO)为原料,合成了热塑性聚氨酯弹性体(TPU)。通过控制异氰酸酯指数(R值)和TPU硬段含量,研究了PEBA相对分子质量(Mr)对TPU综合性能的影响。实验结果表明:当R值和硬段含量维持不变时,随聚酯多元醇Mr增加,TPU的回弹性、力学性能、耐磨耗性能和耐低温性能增强。     

MDI基热塑性聚酯型聚氨酯弹性体性能的研究

以4,4′-苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）、聚己二酸丁二醇酯二醇（PBA）、1,4-丁二醇（BDO）为原料,采用一步法合成热塑性聚氨酯弹性体（TPU）。在n（—NCO）/n（—OH）（R值）恒定条件下,研究了PBA相对分子质量、BDO添加量与TPU性能关系,并由红外光谱、热重、X射线衍射分别表征了TPU的结构、热性能和结晶特性。研究发现：R值、BDO量和MDI量恒定时,PBA的相对分子质量越高,TPU的拉伸强度、断裂伸长率均呈增加趋势;R值恒定,以相对分子质量3 000的PBA为原料,TPU的拉伸强度、断裂伸长率均随BDO添加量的增加而增加;TPU的热分解温度高于300℃,结晶特性显著。     

聚乳酸基聚氨酯弹性体的合成与性能研究

以聚乳酸多元醇(PLAT220)、1,6-己二异氰酸酯(HDI)和1,4-丁二醇(BDO)为原料,通过预聚法合成聚乳酸基聚氨酯弹性体(PLA-TPU),研究原料配比对其力学性能影响.结果 表明,随预聚物中W(-NCO％)含量的增加,TPU的拉伸强度增加、断裂伸长率减小;随着R值(-NCO/-OH比值)增加,TPU的拉伸...     

不同异氰酸酯型聚氨酯弹性体的制备与力学性能研究

采用不同结构的异氰酸酯和多元醇制备了一系列聚氨酯弹性体,主要考察了异氰酸酯种类对聚氨酯弹性体力学性能的影响.研究表明,由1,5-萘二异氰酸酯制得的弹性体拉伸强度和撕裂强度较高,分别为38.75MPa和109.77 kN/m,而由对苯二异氰酸酯制得的弹性体具有最大的扯断伸长率(557.84％).此外还研究了多元醇种类和扩链系数α对弹性体力学性能的影响,研究表明,选用聚ε-己内酯二醇制得的弹性体具有较好的性能,且拉伸强度和撕裂强度均随扩链系数的增大先增大后减小,而扯断伸长率一直增大.     

聚酯聚合物多元醇改性聚酯型微孔聚氨酯弹性体结构和性能研究

将乙烯基单体通过自由基聚合反应而合成的接枝聚酯聚合物多元醇(GPOPs),应用于聚酯型微孔聚氨酯弹性体(PES-MPUE)中。实验结果表明,这种方法可以有效地改善聚酯型微孔聚氨酯弹性体的泡孔结构、表面性能,提高材料的硬度、强度等物理力学性能。     

聚氨酯弹性体性能的影响因素

考察了不同结构多元醇、异氰酸酯指数、扩链剂种类及用量等对聚氨酯弹性体(PUE)物理机械性能和动态力学性能的影响.结果表明,在无扩链剂的情况下,用7种多元醇制备的PUE中,以相对分子质量为2 000的聚己内酯多元醇制得PUE的拉伸强度最高,达到34.5 MPa;以相对分子质量为3 000的聚己二酸己二醇酯制得的PUE是一种典型的结晶高聚物;对于同一结构的多元醇.相对分子质量越大,其制得PUE的拉伸强度及扯断伸长率越大;随着异氰酸酯指数的增加,PUE的拉伸强度与邵尔A硬度增大,而扯断伸长率下降,损耗因子(tan δ)最大值略有下降,玻璃化转变温度(Tg)略有升高;用液化3,3'-二氯-4,4'-二氨基二苯甲烷(L-MOCA)作扩链剂时,PUE的扯断伸长率均表现出大幅度的下降;用液化对苯二酚二羟乙基醚及液化间苯二酚二羟乙基醚作扩链剂时,PUE的扯断伸长率下降幅度较小;3种扩链剂均可使PUE的Tg升高,tan δ最大值减小;随着扩链剂L-MOCA用量的增加,PUE的邵尔A硬度增大,而扯断伸长率呈下降趋势.拉伸强度则先下降后升高,Tg升高,tan δ最大值减小.     

不同多元醇聚氨酯弹性体宏观性能的研究

以聚四氢呋喃多元醇（PTMG）、聚己内酯多元醇（PCL）、4,4′-二苯基甲烷二异氰酸酯、1,4-丁二醇和三羟基聚醚多元醇等为主要原料制备了4种聚氨酯（PU）弹性体。采用电子万能试验机、动态力学热分析仪、差示扫描量热仪以及扩展流变仪等设备分析了不同相对分子质量的PTMG和PCL对PU弹性体的力学性能、热性能以及流变性能的影响。结果表明,PCL类PU弹性体的拉伸强度、硬度、平台区弹性模量、软段玻璃化转变温度以及反应体系的表观黏度都偏高,而PTMG类PU弹性体的滞后损失偏高;同一种类多元醇的PU弹性体的各项性能也因相对分子质量的不同而有差异。     

不同合成工艺的聚醚多元醇对聚氨酯弹性体性能的影响

分别采用低不饱和度聚醚多元醇DL-1000D和氧氧化钾体系聚醚多元醇DL-1000与TDI-80反应合成出聚氨酯预聚体,比较了2种不同聚醚多元醇合成预聚体的工艺性能、预聚体的稳定性和由它们合成聚氨酯弹性体制品的力学性能和耐磨性能。结果表明,二者的丁艺性能和稳定性相当,采用前者合成的聚氨酯弹性体的力学性能比后者高10％左右,耐磨性能按阿克隆磨耗测试提高17．6％。     

高性能浇注型聚氨酯弹性体的动态性能研究

通过高性能浇注型聚氨酯弹性体的合成，研究了二异氰酸酯结构、多元醇结构对浇注型聚氨酯弹性体动态性能的影响，结果表明，异氰酸酯基团含量增加，聚氨酯弹性体的硬度、撕裂强度和耐热性提高。     

聚合物多元醇在聚氨酯微孔弹性体中的应用研究

对聚合物多元醇在聚氨酯微孔弹性体中的应用进行了研究。考察了聚合物聚醚多元醇及聚合物聚酯多元醇对聚氨酯微孔弹性体力学性能的影响。实验结果表明,该类聚合物多元醇的引入可使聚氨酯微孔弹性体制品的力学性能得到较大改善,因此该类聚合物多元醇在聚氨酯领域必将具有广阔的应用前景。     

以小分子二醇为扩链剂的聚氨酯弹性体的制备及性能

采用小分子二醇为扩链剂制备了具有不同性能的聚氨酯弹性体（PUE）材料,研究了小分子二醇用量对聚氨酯弹性体性能的影响。结果表明：对于数均相对分子质量（^-Mn）为2000的聚酯多元醇CMA-24和聚己内酯多元醇PCL-220N而言,随着小分子二醇用量的增加,所合成的PUE断裂伸长率下降,硬度及100％或300％定伸强度增加,玻璃化转变温度（Tg）升高,阻尼因子tanδ最大值越来越低;对于^-Mn为3000的聚酯多元醇CMA-66而言,随着小分子二醇用量的增加,所合成的PUE的硬度、断裂伸长率下降,当小分子二醇（乙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇（HDO））与CMA-66的物质的量比为1：1及2：1时,所制得PUE有2个Tg峰,当比值为3：1及4：1时,Tg为1个峰。当HDO与CMA-66的物质的量比由1：1增大到4：1时,所制PUE由完全不透明转变为透明。     

影响热塑性聚氨酯弹性体力学性能的因素

热塑性聚氨酯弹性体主要由含OH的低聚物多元醇、小分子扩链剂和异氰酸酯等原料聚合而成。本工作讨论了低聚物多元醇的相对分子质量、扩链剂的用量、异氰酸酯指数和后硫化时间对弹性体力学性能的影响，分析了柔性链段的组成、原材料中的水分含量等对弹性体性能的影响。     

聚酯软段对聚氨酯弹性体力学性能影响的研究

以不同结构聚酯多元醇(PEA、PEPA、PBA、PCL)为软段,4,4′-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)和1,4-丁二醇(BDO)为硬段采用预聚法合成了聚氨酯(PU)弹性体。讨论了MDI/BDO体系中软段种类、相对分子质量、预聚体NCO含量及催化剂对PU弹性体力学性能的影响,并与TDI/MOCA体系进行比较。结果表明,当软段相对分子质量相同时,以PBA为原料合成的PU弹性体硬度最高,弹性体的拉伸强度、伸长率和冲击弹性均随软段相对分子质量的增加而增加;提高预聚体NCO含量可使PU弹性体的硬度、撕裂强度和300%模量增加;但加入催化剂的PU弹性体,其拉伸强度下降16.6%～20.1%;MDI/BDO体系PU弹性体的撕裂强度和冲击弹性较高,TDI/MOCA体系PU弹性体的拉伸强度较好、永久变形较低。     

E-300与MOCA扩链聚氨酯弹性体的力学性能比较

以聚酯(PEA、PEPA、PCL)或聚醚(PTMG、PPG、PO/PT)和TDI为原料合成聚氨酯(PU)预聚体,分别用MOCA和E-300作扩链剂制备聚氨酯弹性体。比较了这2种扩链剂对PU弹性体力学性能的影响。实验结果表明:MOCA-PU的硬度、模量和强度均大于E-300-PU,E-300-PU的扯断伸长率略高于MOCA-PU。在相同硬度下的聚醚型PU弹性体,E-300-PU比MOCA-PU的撕裂强度高。     

THF-PO共聚醚型聚氨酯弹性体性能的研究

以四氢呋喃-环氧丙烷(THF-PO)共聚醚、TD I、MOCA为原料,制备了聚氨酯(PU)弹性体。研究了THF-PO共聚醚相对分子质量、NCO含量、扩链剂用量、硫化时间和硫化温度的不同对THF-PO共聚醚型PU弹性体力学性能的影响。结果表明,NCO含量相同时,THF-PO共聚醚相对分子质量高,其PU弹性体的硬度、伸长率和冲击弹性高,而拉伸强度低。共聚醚相对分子质量相同时,NCO含量增加,其PU弹性体的硬度、拉伸强度、300%模量和撕裂强度增加,伸长率下降。当扩链剂系数R在0.80~0.95、硫化温度在100℃、硫化时间为15 h时,PU弹性体力学性能最好。