聚氨酯弹性体研究
热塑性聚氨酯弹性体性能的研究

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II
第一章绪论
第一章绪论
第1.1节聚氨酯概述
1.1.1聚氨酯简介
聚氨酯(Polyurethane)是指在分子链中含有异氰酸酯基(-NCO)或氨基甲酸酯 基团(-NHC00.)的聚合物,是一种含软链段和硬链段的嵌段共聚物,软链段由聚合物多
polystyrene
and 25%,SPUS possessed
the
A series of thermal polyurethane based
on
polyether polyols
as
soft
segments,Diphenylmethylene diatomic alcohol
as
diisocyanate(MDI)and micromolecular
polystyrene,SPUS
V
北京化工大学硕上研究生论文
北京化工大学位论文原创性声明
本人郑重声明:
所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下,独立
进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本论文不含 任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重 要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声 明的法律结果由本人承担。
北京化工大学硕士研究生论文
以聚合物多元醇为软段,4,4’.二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)和不同小 分子的二元醇为硬段,采用预聚体法合成热塑性聚氨酯。本文讨论了异氰 酸酯指数、不同扩链剂、以及混合扩链剂的摩尔比对热塑性聚氨酯性能的 影响。结果表明当异氰酸酯指数为O.99时,热塑性聚氨酯的综合性能最 佳;一缩二乙二醇和聚己二酸丁二醇酯为原料合成的TPU具有最佳的力 学性能;双酚A做扩链剂合成出来的TPU具有优异的熔体流动性;当双 酚A与一缩二乙二醇摩尔比为1/3时,聚醚型热塑性聚氨酯在保持一定力 学强度的同时又具有较好的熔体流动性。
聚氨酯弹性体的制备及性能研究

聚氨酯弹性体的制备及性能研究在现代材料科学中,高分子材料的制备技术一直是研究的重点。
其中,聚氨酯弹性体是一种具有优良力学性能和化学稳定性的高分子材料,具有广泛的应用前景。
本文将详细介绍聚氨酯弹性体的制备及性能研究。
一、聚氨酯弹性体的制备聚氨酯弹性体的制备有多种方法,常用的方法有溶液聚合法、弱酸催化法和溶胶-凝胶法等。
下面介绍其中的两种方法。
1. 溶液聚合法溶液聚合法是最简单和实用的制备聚氨酯弹性体的方法之一。
将聚酯多元醇、聚醚多元醇和异氰酸酯按一定比例混合,溶于有机溶剂中,然后加入催化剂和其他助剂后,在高温下进行聚合反应,最终得到聚氨酯弹性体。
这种方法可根据需要选择不同的聚酯多元醇和聚醚多元醇,以调节聚氨酯弹性体的力学性能。
2. 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是一种制备高分子材料的传统方法,适用于制备物质的纯度较高。
该方法首先将有机溶液中的低分子物质聚合成固体凝胶,然后通过热处理、烧结等方法将凝胶转化为无定形或晶体高分子。
聚氨酯弹性体的制备通过选择不同的溶剂、催化剂和反应条件,可以得到不同形态、组织和性质的聚氨酯弹性体。
二、聚氨酯弹性体的性能研究聚氨酯弹性体具有许多独特的力学和物理性质,因此在各种领域都有广泛的应用。
下面介绍其中的一些性能。
1. 强度和韧性聚氨酯弹性体具有优异的强度和韧性,可以根据不同的应用需要来调节。
通常的方法包括调节聚酯多元醇和聚醚多元醇的比例和分子量,以及控制反应温度、时间和催化剂浓度等。
聚氨酯弹性体的强度和韧性对其对撞、振动、冲击负载等应力下的表现至关重要。
2. 耐磨性和耐老化性聚氨酯弹性体具有良好的耐磨性和耐老化性能,这种性能可以通过添加耐磨、耐氧化和抗紫外线等助剂来改善。
在涵盖了耐磨性具有重要意义的应用领域中,比如鞋底、轮胎内层、导管、密封件、涡轮叶片等,涂层具有好的附着性和磨损耐用性。
3. 去极化性和导电性聚氨酯弹性体在水、盐等极性溶剂中易发生质子化,导致其导电性能受到一定影响。
聚氨酯弹性体的制备与应用研究

聚氨酯弹性体的制备与应用研究引言聚氨酯弹性体是一种具有良好弹性和耐磨性的材料,广泛应用于各个领域。
近年来,随着科学技术的不断进步,对聚氨酯弹性体的制备方法和应用领域进行了深入研究。
本文将从聚氨酯弹性体的制备方法和应用领域两个方面进行探讨。
一、聚氨酯弹性体的制备方法聚氨酯弹性体的制备方法主要包括溶液共混法、热固化法和溶胶-凝胶法。
1. 溶液共混法溶液共混法是聚氨酯弹性体较为常用的制备方法之一。
该方法通过将聚氨酯树脂和溶剂一起混合搅拌,并加入适量的交联剂,在一定的温度下反应一段时间后,得到弹性体。
这种制备方法的优点是工艺简单,适用于大规模生产。
但是由于溶剂的使用,对环境造成一定的污染。
2. 热固化法热固化法是一种无溶剂制备聚氨酯弹性体的方法。
在该方法中,将聚氨酯树脂和交联剂混合搅拌,然后通过加热使其发生交联反应,最终得到弹性体。
这种方法具有工艺简单、无需使用溶剂、对环境无污染等优点。
然而,相比于溶液共混法,热固化法的工艺要求更高,反应时间和温度需要更加精确控制。
3. 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是一种制备纳米聚氨酯弹性体的方法。
首先,在溶液中形成胶体颗粒,然后通过溶胶-凝胶转化使颗粒固化成聚氨酯弹性体。
这种方法的优点是可以制备出具有纳米级结构的弹性体,拥有更好的力学性能和稳定性。
然而,该方法的制备过程较为复杂,需要较长时间和专业设备。
二、聚氨酯弹性体的应用领域聚氨酯弹性体因其良好的物理性质和化学稳定性,被广泛应用于以下领域。
1. 汽车工业聚氨酯弹性体在汽车工业中应用广泛。
它可以用于汽车座椅、悬挂系统、密封件等部件的制造,具有优异的耐磨性和减震性能,提高了汽车的舒适性和安全性。
2. 医疗领域聚氨酯弹性体在医疗领域具有重要的应用价值。
它可以用于制造人工关节、心脏起搏器、皮肤修复材料等医疗器械,具有生物兼容性好、耐磨性高的特点,有效提高了医疗器械的使用寿命。
3. 体育器材聚氨酯弹性体广泛用于制造体育器材,如跑鞋、运动垫等。
《聚氨酯弹性体静动态力学性能及本构关系的研究》

《聚氨酯弹性体静动态力学性能及本构关系的研究》篇一一、引言聚氨酯弹性体作为一种高性能的聚合物材料,在众多领域中得到了广泛的应用。
其独特的力学性能,包括静动态力学性能,使得聚氨酯弹性体在橡胶、塑料、涂料以及生物医学等多个领域有着不可替代的作用。
为了更深入地了解其力学特性及本构关系,本文对聚氨酯弹性体的静动态力学性能及本构关系进行了详细的研究。
二、聚氨酯弹性体的静力学性能研究聚氨酯弹性体的静力学性能主要包括其在静态负载下的形变和应力响应。
在实验中,我们采用了一系列不同硬度的聚氨酯弹性体样品,通过静态拉伸试验,得到了其应力-应变曲线。
实验结果表明,聚氨酯弹性体在静态负载下表现出良好的弹性和较高的拉伸强度。
随着硬度的增加,其拉伸强度和模量也相应提高。
此外,我们还发现聚氨酯弹性体在形变过程中表现出明显的非线性行为,这与其独特的分子结构和微观结构密切相关。
三、聚氨酯弹性体的动力学性能研究与静力学性能不同,动力学性能主要研究的是材料在动态负载下的响应。
我们通过动态力学分析(DMA)技术,对聚氨酯弹性体在不同频率、不同温度下的动态性能进行了研究。
实验结果显示,聚氨酯弹性体在动态负载下表现出良好的能量吸收能力和优异的阻尼性能。
此外,其动态模量和内耗随温度和频率的变化呈现出明显的变化规律,这为其在振动控制、隔音材料等领域的应用提供了重要的理论依据。
四、聚氨酯弹性体的本构关系研究本构关系是描述材料应力-应变关系的数学模型。
为了更好地描述聚氨酯弹性体的力学行为,我们采用了超弹性本构模型(如Neo-Hookean模型、Yeoh模型等)对其进行了研究。
通过对比不同模型的拟合效果,我们发现Yeoh模型能够较好地描述聚氨酯弹性体的应力-应变关系。
此外,我们还发现聚氨酯弹性体的本构关系受其硬度、温度和频率等因素的影响。
因此,在实际应用中,需要根据具体的使用条件选择合适的本构模型。
五、结论通过对聚氨酯弹性体的静动态力学性能及本构关系的研究,我们得到了以下结论:1. 聚氨酯弹性体在静态和动态负载下均表现出良好的力学性能;2. 聚氨酯弹性体在形变过程中表现出明显的非线性行为,其硬度、温度和频率等因素对其力学性能和本构关系产生影响;3. Yeoh模型能够较好地描述聚氨酯弹性体的应力-应变关系,为其在不同领域的应用提供了重要的理论依据;4. 在实际应用中,需要根据具体的使用条件选择合适的本构模型和材料。
基于ABAQUS的聚氨酯弹性体本构关系研究

基于ABAQUS的聚氨酯弹性体本构关系研究【摘要】为准确地描述聚氨酯弹性体材料属性,进而精确地预测聚氨酯制品的力学性能,从统计热力学方法和唯象法出发,采用试验和仿真分析相结合的方法,从各种类型的材料试验中收集数据,用若干组数据通过拟合方程,确立适合聚氨酯弹性体材料的本构关系。
在聚氨酯弹性体数值分析和工程化应用中,该方法用于各种配方的聚氨酯弹性体本构关系研究均具有较好的适用性,有一定的借鉴意义。
【关键词】聚氨酯;本构关系Abstract:To accurately describe the polyurethane elastomer material properties,and accurately predict the mechanical properties of polyurethane products,starting from the statistical thermodynamic method and the phenomenological method,adoptting the method of experiment and simulation analysis,experiment data is collected from various types of material,with several groups of data by fitting equation,this paper establishs the constitutive relation that is suitable for polyurethane elastomer material.In polyurethane elastomer numerical analysis and engineering application,this method that is applied to various formulations of polyurethane elastomer constitutive relation research has good applicability,and has a certain reference significance.Key Words:polyurethane elastomer;the constitutive relation聚氨酯弹性体是一种主链上含有较多氨基甲酸酯基团的高分子合成材料,其性能主要取决于不同的异氰酸酯基团、固化剂、软段聚合物、反应条件、相分离度以及链段间的相互作用等,其中某一因素的改变,将使聚氨酯性能随之发生改变[1]。
聚氨酯弹性体耐热性能研究进展

下 ,它 的长 期 使 用 温 度 不 能 超 过 8 ℃ , 期 使 用 0 短 温 度 不 能 超 过 1 0I 2 c =,这 大 大 限 制 了 它 的 应 用 范
围 ¨. 因此 开 发 高 耐 热 特 种 聚 氨 酯 弹 性 体 日益 成
为 聚 氨 酯 研 究 的 前 沿 问 题 . 文 综 述 了 国 内外 学 本 者 和 科 研 机 构 在 耐 热 P 弹 性 体 研 究 方 面 的 工 U
洛阳帅范学 院学报 2 1 0 1年第 1 期 1
苏 丽 丽 ,石雅 琳 ,张振 江 ,韦永继 , 赵 岩
( 明化工研究 院 , 黎 河南 洛阳 4 10 ) 7 0 0 摘 要 :本文 简述 了聚氨 酯弹性体 的热降解及热 氧 降解 的原 理和提 高其 耐热性 能的 常用 方法 ,主要 包括选择
耐热原材料 、分子 中引入有机 杂环 、使 用耐热填料和 形成互穿聚合物 网络 (IN) P 结构等.
2l年 1 月 01 1 第3 0卷 第 1 期 1
洛 阳 师 范 学 院学 报
J u n lo u y n r lU ie st o r a fL o a g No ma n v r i y
NO V.. Ol 2 1 Vo . No. 130 11
聚 氨 酯 弹 性 体 耐 热 性 能 研 究 进 展
关 键 词 :聚 氨 酯 ;弹 性体 ;耐 热
中图分类号 : Q 3. T 341
文献标识码: A
文章编号 : 0 9— 9 0 2 1 ) 1— 0 8— 4 10 4 7 ( 0 1 1 0 2 0
聚 氨 酯 弹 性 体 ( U) 有 高 强 度 、高 弹 性 、 P 具
1 2 聚 氨酯 弹性 体 的热 氧化 降解 .
聚氨酯弹性体的合成及性能研究

聚氨酯弹性体的合成及性能研究1. 引言聚氨酯弹性体是一种重要的高分子材料,具有优异的弹性、耐磨、耐腐蚀、耐老化等优异性能,在汽车、建筑、航空等领域得到广泛应用。
本文将对聚氨酯弹性体的合成及性能进行详细探讨。
2. 聚氨酯弹性体的合成聚氨酯弹性体的合成过程包括聚氨酯前体的合成、分散剂的添加、发泡、固化等步骤。
其中,聚氨酯前体的合成是整个合成过程的关键。
聚氨酯前体一般由异氰酸酯和多元醇通过缩合反应合成。
异氰酸酯分子中含有两个异氰基(-N=C=O),多元醇分子中含有两个或多个羟基(-OH),两者反应后形成聚氨酯链。
在聚氨酯前体的合成过程中,还需加入催化剂和助剂等辅助材料,以促进缩合反应和调节聚氨酯的性能。
例如,加入有机锡催化剂可以促进异氰酸酯和多元醇的缩合反应。
3. 聚氨酯弹性体的性能聚氨酯弹性体具有优异的力学性能和耐久性能,因此在汽车、建筑、航空等领域广泛应用。
3.1 力学性能聚氨酯弹性体具有优异的弹性和回复性能,能够承受大的变形和冲击负载而不破坏。
另外,聚氨酯弹性体还具有高强度、高韧性和耐磨性等优异性能。
3.2 耐久性能聚氨酯弹性体不易老化、不易变形、不易腐蚀,能够在恶劣环境下长期稳定运行。
另外,聚氨酯弹性体还具有耐油、耐水、耐化学品等优异性能。
4. 影响聚氨酯弹性体性能的因素聚氨酯弹性体的性能受多种因素的影响,包括聚氨酯前体的成分比例、催化剂的种类和用量、发泡过程中的温度、压力等。
4.1 聚氨酯前体成分比例聚氨酯前体的成分比例直接影响聚氨酯弹性体的性能。
如果多元醇的含量较高,则聚氨酯弹性体的弹性较好;如果异氰酸酯的含量较高,则聚氨酯弹性体的硬度较高。
4.2 催化剂种类和用量催化剂可以促进聚氨酯前体的缩合反应,催化剂种类和用量对聚氨酯弹性体的性能影响较大。
例如,有机锡催化剂可以促进缩合反应,但如果用量过大,会导致聚氨酯弹性体的耐久性能降低。
4.3 发泡过程中的温度、压力发泡过程中的温度和压力也对聚氨酯弹性体的性能影响较大。
聚氨酯弹性体分析

聚氨酯弹性体分析首先,聚氨酯弹性体的硬度一般为 Shore A 10-100 范围内,可以通过改变聚氨酯材料中的硬度调节剂的含量来调节其硬度。
硬度的不同可以使聚氨酯材料具有不同的弹性特性,满足不同应用领域的需求。
其次,聚氨酯弹性体的弹性模量比较高,一般为40-200MPa。
弹性模量的高低直接影响材料的弹性恢复能力,也影响其在受力时的变形程度。
聚氨酯弹性体具有良好的弹性恢复能力,可以长时间保持弹性形状,不易变形和老化。
再次,聚氨酯弹性体的拉伸强度较大,一般为20-60MPa。
拉伸强度与聚氨酯材料的分子结构和交联程度有关。
拉伸强度越大,表示聚氨酯材料的抗拉性能越好,可以承受更大的拉力。
此外,聚氨酯弹性体的断裂伸长率一般为300-900%。
断裂伸长率是材料在断裂前能够拉伸的程度,也是评价材料韧性的重要指标。
聚氨酯弹性体具有较大的断裂伸长率,说明它具有很好的耐疲劳性能和弹性形变能力。
最后,聚氨酯弹性体具有耐磨性好的特点。
它的耐磨性主要表现在它可以承受较大的摩擦力而不易磨损。
这使得聚氨酯弹性体在一些需要经常摩擦的领域中有着广泛的应用,比如汽车悬挂系统、鞋底等。
聚氨酯弹性体的制备方法主要有溶液法、熔融法和共聚法等。
其中,溶液法是通过在有机溶剂中溶解聚氨酯原料,并通过控制温度和浓度来调节聚氨酯的形态和性能。
熔融法是将两种或多种反应物在一定温度下熔融反应,形成聚合物。
共聚法是将两种或多种含有活性基团的单体通过共聚反应聚合而成。
聚氨酯弹性体的应用非常广泛。
在汽车领域,聚氨酯弹性体用于制造汽车悬挂系统、密封件和减震垫等,可以提高汽车行驶的平稳性和舒适性。
在家具领域,聚氨酯弹性体用于制造沙发、床垫等,可以提供舒适的坐卧体验。
在鞋类领域,聚氨酯弹性体用于鞋底的制造,具有良好的耐磨性和弹性,可以增加鞋子的使用寿命。
总结而言,聚氨酯弹性体是一种具有优异弹性和耐磨性的弹性体材料。
它的性能和应用领域广泛,制备方法简单灵活。
随着科技的进步和应用需求的增加,聚氨酯弹性体在未来有着更加广阔的发展前景。
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涉及行业 密封和衬垫 鞋 业
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轮子和轮胎 飞 军 聚 机 事 脲
体育运动 涂 料
胶粘剂 铁 路
举例:聚酯+TDI+MOCA,这是最常见,最早 应用推广的生产方法之一是密封圈,它属于刚性 的产品(但不耐水解),综合性能非常,性价比 最优。 MDI系列 PTMG+MDI 50+HQEE/HER 这套 工艺做出的制品柔性、扭曲率、撕拉率、拉伸强 度以及伸长率等各项性能指标大大优于TDI系列。 以上将大范围的系列情况做了介绍。 接下来我将以大家经常做的预聚体工艺为例, 并给予相关提示: 聚酯+TDI+MOCA PPG+TDI+MOCA 这样的合成预聚体,如何合成为好呢?如果 预聚体合成不好,做出来的制品将会有许多残留 异氰酸酯味,对环境对人体都会产生不健康因素。
聚醚—是被推荐应用于承受重压的零件原料, 因为它产生较低的内部热量,它在回弹、低温性 能和耐水解性能方面具有优势,其次聚醚还拥有 较低的粘性和比重的特性。 聚酯—则具有优异的抗切削、抗撕裂、耐油 性、耐溶剂性。 MDI类型产品与TDI类型相比,异氰酸酯味道 小,有优异的耐水解性和更好的回弹性能。 TDI相对于MDI类型的产品,TDI类型对水分 比较敏感,与MDI相比较,拥有较短的脱模时间 和较低的凝结晶度的表现。 区别PU类别最普通的方法,是根据它们的硬 度: 邵氏A 橡胶 20——90A PU 10——100A 邵氏D PU 10——60(高尔夫球 85D (骨硬)
弹性体在各方面取代金属、橡胶、木材和塑料应用范围大致如下:
涉及行业 汽车业 建筑业 涂层织物 电子工业 工程组件 食品业 矿 业
应
用
范
围
密封圈,轴套,衬套,弹性联轴器,保险杠,皮革,封条,装饰板 混凝土模,门密条,混凝土泵组件,喷沙管等 输送带,燃料储罐,能量发送带,同步带 封装,绝缘体,灌装,线路板,电缆衔接胶,电子板涂层 压弯机衬垫,链轮,轨道齿轮,切割板,机械带,联轴器,分馏柱 塔板,罗拉片 滑道内衬,谷类储存,输送带 铲斗内垫,输道滚轴,刮片,浮选槽叶轮,泵衬,筛网,管道内衬
聚氨酯弹性体
一、概 述
自20世纪30年代发明了PUR 聚氨酯橡胶。由于其性能 优异,故产量增长很快,同时它也促进了聚氨酯弹性体的 快速发展。其杨氏模型介于橡胶与塑料之间,具有耐磨性、 耐油性、耐撕裂、耐化学腐蚀,耐射线辐射,与其材质粘 接性能好,弹性高,吸震力强等优异性能。因此在国民经 济许多领域中获得广泛应用。 我国聚氨酯弹性体从上世纪70年代渐渐应用于国民经 济中,到90年代发展开始加快,每年增长25-40%。日本、 台湾、美国及欧盟国家从90年代开始先后进入中国市场, 旱冰轮风靡全国。2000年以后每年均以15-25%的速度增 长,而且在全球金融危机十分严峻的情况下,全国聚氨酯 弹性体工业企业仍没有受到影响,各企业在危机中体会到 了高分子、高科技含量产品的生命力之强。
4、盖模时间早与晚会产生问题。早,产生低湿现象; 晚,会产生干白、龟裂现象。
5、模料要称量正确。MOCA溶解温度不要超过 120℃,盛MOCA杯,称重时一定注意留在杯中的 残量,否则制品会出现缺陷。预聚体也同样。
6、硫化时间,一般小制件25-30分钟,大制件按实 用预聚体MOCA总量熟化需要来定,但后硫化,不 管大小制件一定要在80-85℃时硫化16小时,方可 测性能,否则所测重量不精确。
除以上原因之外,还有模具上的缘由,盖模时间 长短,脱模剂涂层厚薄。由于脱模时是人工操作,后 硫化温度过高或过低等都会产生不良结果。 以上讲了预聚体+MOCA浇注后可能产生的问题, 另外还有模具的问题。 模具—要做好制品,制品母体很重要,除尺寸 精确之外,还需从以下几个方面做好: 1、母体模具的光洁度,要求做到角6,乌黑发亮。 2、使用前先加热,使残余的脱模剂挥发,然后把脱 模油全部抹干净,再用干净的脱模剂抹一遍,加热到 130-140℃。 3、浇注时,一定要考虑模盖与常温之间的温差,会 造成制品缺陷。
PU有以下特性:
1、硬度 2、耐磨损性 3、压缩特性 4、机械性能 5、拉力特性 6、撕裂强度 7、回弹性 8、弯曲特性 9、低温特性 10、耐干热性 一般90℃工作,特殊配置可在120℃工 作
11、抗水性 抗水性0.3%—1% 12、电子特性,绝缘 13、氧气和臭氧抵制力较强 14、耐油、酸、碱与化学性抵制力强 15、抗辐射能力优良 16、防火 17、防霉菌与真菌 18、耐磨 19、机械制造能力强 20、与其他材料粘着力强 21、降低噪声,减震 以上仅讲何谓聚氨酯,以及聚氨酯弹性体应用领 域的一些基本特征 。
二、聚氨酯弹性体
聚氨酯弹性体是含有多羟基化合物和异氰酸酯反 应而产生的氨基甲酸酯集团(NH—CO—O—)的聚 合体物质。 它们因各方面优异的特性而被生产业垂青,并被 制成诸多优异的产品。PU弹性体是一种具有独特设计 和结构的物质,其拥有的橡胶延长性能,是结合了硬 塑胶料、金属和陶瓷制品等多种产品的优点,。虽然 这并不表明聚氨酯解决了所有问题,但他们所具有的 多种优异性能是他们广泛使用和用途持续扩大的关键。 聚氨酯有以下四个基本类型: 1、聚醚 (PPG,PTMG,聚己内酯)/TDI 2、聚酯 /TDI 3、聚醚 (PPG,PTMG,聚己内酯)/MDI 4、聚酯 /MDI
从前人的经验知道,80℃硫化后,结构熟化是 未彻底完善,真正性能要在常温下21天后方才稳定。