交联结构对聚氨酯弹性体性能的影响

作     者：史中行 

作者单位：青岛科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘锦春

授予年度：2021年

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：聚氨酯弹性体 物理交联 化学交联 无机填料 交联密度 

摘      要：聚氨酯弹性体（PUE）是一类用途广泛而且综合性能优异的的材料,被应用于家居产品、国防工业、医疗卫生和体育用品等行业,而PUE的这些优良特性与其物理交联和化学交联结构有着很大的关系,因此为了拓宽PUE的应用领域,研究交联结构对PUE性能的影响具有重要意义。本文主要研究了物理交联、化学交联以及增强对PUE性能的影响,研究发现:1、物理交联对PUE性能的影响（1）在物理交联下,聚酯型PUE的交联密度大于聚醚型PUE,在所研究的几种多元醇中,聚酯型PUE的力学性能和耐磨性能优于聚醚型PUE,其中尤以PCDL型PUE为优。聚醚型PUE的弹性、拉伸永久变形则明显大于聚酯型PUE。PPG型PUE动态性能最差。综合来看,在实验所讨论的几种多元醇中,PTMG型PUE综合性能优异。（2）在物理交联下,对于软段以PTMG和PCL并用的体系,当软段中PCL的占比增加时,PUE的交联密度也越大,进而PUE的强度提高,而其永久变形和弹性减小,玻璃化转变温度升高,动态性能下降。（3）当PUE中的交联全部是物理交联时,随着物理交联密度的增大,PUE的力学性能和耐磨性能变好,玻璃化转变温度升高,而永久变形和弹性减小。2、化学交联对PUE性能的影响（1）只引入不同的三元醇,使PUE内部产生的不同化学交联结构只是由于加入的三元醇不同引起的,结果发现:当聚醚三醇的相对分子质量上升时,PUE的交联密度下降,力学性能变好,而且其动态性能提高。（2）只引入不同的三元扩链剂,使PUE内部产生的不同化学交联结构只是由于加入的三元扩链剂不同引起的,结果发现:TIPA作为扩链剂时,PUE的强度最大,而TEOA作为扩链剂时,PUE的弹性是这三种PUE中最优的。在实验所讨论的范围内,TMP作为扩链剂时,所测的PUE的性能介于TIPA和TEOA两者之间。（3）只改变扩链系数（f）的大小,结果发现:在所讨论的扩链系数范围内,随着扩链系数的增大,PUE的交联密度逐渐下降。而且当扩链系数增大时,PUE的力学性能以及动态性能越来越好。在实验所讨论的扩链系数范围内,扩链系数对PUE的玻璃化转变温度的影响不大。（4）只改变异氰酸酯的种类,使PUE内部产生的不同化学交联结构只是由于异氰酸酯的不同引起的,结果发现:MDI和TDI-80合成的PUE均具有良好的力学性能。NDI型PUE的耐热性能最好。而异氰酸酯种类对PUE玻璃化转变温度的影响不是很明显。四种异氰酸酯所制备的PUE的动态性能优劣顺序为:TODINDIMDITDI-80。（5）通过改变三元醇和二元醇的比例或三元扩链剂和二元扩链剂的比例,结果发现:随着330N在软段中占比的增多或TMP在扩链剂中占比的增多,PUE的交联密度逐渐增加,力学性能和动态性能则下降,玻璃化转变温度变大,耐热性能提高。（6）对于存在化学交联的PUE的体系中,当化学交联结构过多时,PUE的力学性能和动态性能下降。另外,当化学交联结构增加时,PUE的玻璃化转变温度变大,耐热性能提高。3、增强对不同交联结构PU材料性能的影响（1）在实验所讨论的范围内,当气相法白炭黑的用量增加时,PUE交联密度和力学强度不断增大,而当气相法白炭黑的用量超过一定的范围时,交联密度和力学强度可能会在试片的局部区域发生下降。（2）在实验所讨论的范围内,当芳纶短纤维的用量增加时,PUE的力学强度呈逐渐增大的趋势,动态性能提高。