三软段聚氨酯弹性体的制备和力学性能研究
聚氨酯丙烯酸酯基复合材料的制备及其力学性能研究
聚氨酯丙烯酸酯基复合材料的制备及其力学性能研究1. 引言聚氨酯丙烯酸酯基复合材料是一种具有较好力学性能的材料，具有应用广泛的潜力。
本文将介绍聚氨酯丙烯酸酯基复合材料的制备方法及其力学性能的研究成果。
2. 聚氨酯丙烯酸酯基复合材料的制备2.1 材料准备聚氨酯丙烯酸酯基复合材料的制备需要准备以下原材料：聚氨酯、丙烯酸酯基树脂、过氧化物等。
2.2 制备方法将聚氨酯与丙烯酸酯基树脂混合，并加入过氧化物作为交联剂，混合物均匀搅拌后浇铸成型。
具体制备方法如下：1. 预先将聚氨酯和丙烯酸酯基树脂加入立式分散器中，并加入适量的过氧化物；2. 将聚氨酯-丙烯酸酯基混合物通过搅拌使其均匀分散并进一步搅拌微泡消除；3. 再将混合物倒入模具，放置在恒温区域进行固化反应。
3. 聚氨酯丙烯酸酯基复合材料的力学性能研究3.1 力学性能测试对制备得到的聚氨酯丙烯酸酯基复合材料进行了力学性能测试，包括拉伸、压缩、弯曲、抗冲击等。
测试结果如下：1. 拉伸测试在拉伸测试中，材料的峰值强度为75 MPa，断裂伸长率为9%。
2. 压缩测试在压缩测试中，材料的峰值强度为45 MPa。
3. 弯曲测试在弯曲测试中，材料的弹性模量为5 GPa。
4. 抗冲击测试在抗冲击测试中，材料的冲击强度为50 J。
3.2 分析与讨论由测试结果可知，聚氨酯丙烯酸酯基复合材料具有较好的力学性能，尤其是在拉伸性能方面表现突出。
其原因在于，聚氨酯作为基础材料，具有较好的弾性和可延展性；而丙烯酸酯基树脂的交联反应能够增加材料的稳定性和硬度，同时也可以提高材料的弯曲强度和耐冲击性。
4. 结论通过本文的研究成果，我们可以得出以下结论：1. 聚氨酯丙烯酸酯基复合材料可以通过混合聚氨酯、丙烯酸酯基树脂和过氧化物等原材料制备得到；2. 该材料在拉伸、压缩、弯曲和抗冲击等多个方面表现出较好的力学性能；3. 聚氨酯的弹性和可延展性以及丙烯酸酯基树脂的交联反应均为材料性能提供了保障。
光固化聚氨酯弹性涂料的制备及性能研究
光固化聚氨酯弹性涂料的制备及性能研究随着人们对建筑、家居、汽车等领域的个性化和环保要求日益提升，涂料市场也开始向高质量、高效率、高环保的方向转型。
光固化聚氨酯弹性涂料作为一种重要的涂料种类，具有优异的耐久性、问题优秀的拉伸性能和良好的耐热性能等特点，具有广泛的应用前景。
因此，本文将重点探讨光固化聚氨酯弹性涂料的制备及性能研究。
一、制备光固化聚氨酯弹性涂料的方法（一）原材料的选择光固化聚氨酯弹性涂料的制备需要选择两种原材料：聚异氰酸酯和多元醇。
其中，聚异氰酸酯是指二异氰酸酯（TDI）、四氢六亚甲基二异氰酸酯（HDI）和聚异氰酸酯（PUP）等二元异氰酸酯和三元异氰酸酯，多元醇则包括聚醚多元醇、聚酯多元醇和聚醇酸等。
（二）制备过程制备光固化聚氨酯弹性涂料的过程分为以下几个步骤：1.多元醇与聚异氰酸酯混合将选定的多元醇和聚异氰酸酯混合，并通过加热或搅拌等方式，控制反应温度和时间，使二者充分反应。
2.添加辅助剂和填料将所需的辅助剂和填料加入混合物中，其中辅助剂包括稀释剂、助剂、润湿剂、促进剂等，填料则有白炭黑、纳米氧化钇粉等。
3.分散在混合物中添加分散剂，并在光固化剂存在的情况下，利用高剪切力或高速搅拌将分散剂均匀分散，保证涂料颜色均匀、无颗粒状物质。
4.加入光固化剂在涂料中逐渐加入光固化剂，并控制光照时间和光照强度等参数，使涂层产生交联固化反应。
二、光固化聚氨酯弹性涂料的性能研究（一）耐久性光固化聚氨酯弹性涂料在多种环境条件下，如强酸、强碱、高温、低温等情况下均能保持优良的性能。
经过长时间的使用后，其性能依然能够保持较好稳定性，不发生裂纹、剥落、老化等情况。
（二）拉伸性能光固化聚氨酯弹性涂料的拉伸性能优异，其断裂伸长率可以达到200%以上，能够适应建筑物的多种变形情况，同样适用于汽车大巴、轮船、机车车辆以及各种工业设备的底部涂装弹性层面。
（三）耐热性能光固化聚氨酯弹性涂料的耐热性能优越，能够在高温环境下保持稳定，并不容易生化流动、褪色、老化等现象。
2006年中国聚氨酯研究与应用论文题录(四)
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计 算机 控 制小 工具 抛 光 技 术 中磨 盘 材 料 对 去 除 函 数 的 影 响／
混凝土水池 聚氨 酯沥青涂料施工／ 姚念凌 ， 孙德成 （ 黑龙江省
聚氨酯纳米粒子的合成及 其在土 壤净 化 中的应用／ 袁才 登 ，
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曹建伟 （ 天津大学化工学院高分子科 学与 工程系 ） ∥网络聚 合 物材料通讯 ． ２ ０ ５ Ｉ ．一Ｉ ８ 一 ０６，（ ） Ｉ—ｌ
聚氨酯胶粘 剂的研究与应用／ 胡涛 ， 孙金凤 ， 刘娟 ， （ 阴工 等 淮
戴一帆 ， 尚文锦 ， 周旭 升（ 国防科技大学机 电工程与 自动化学
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稀 土 催 化 剂 在 ＭＤ 型 聚 氨 酯 塑 胶 跑 道 材 料 中 的 应 用 研 Ｉ
红祥 （ 西安交 通 大学 材 料科 学 与工 程 学 院） ∥合 成 橡胶 工
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苏政权 ， 明辉 ， 许 张颖 （ 广东药学院公共卫生学 院卫生化学教
高铁减震用聚氨酯微孔弹性体垫块的制备及其性能研究_叶世荣
扩链剂对聚氨酯微孔弹性体力学性能的影响
拉伸强度 / MPa 老化前 3. 9 6. 2 6. 1 5. 2 5. 3 老化后 3. 2 5. 6 5. 6 4. 5 4. 4 断裂伸长率 / % 老化前 227 149 155 209 173 老化后 199 125 129 188 156 密度 / g·cm － 3 0. 796 0. 792 0. 788 0. 790 0. 793
表3
Ｒ值 1. 02 1. 04 1. 06 1. 08 1. 10
要保证老化后的材料性能符合要求， 根据老化 后的数据综合考虑， 选择 BDO / MOCA 混合物作为 聚氨酯微孔弹性体的扩链剂。 2. 4 异氰酸酯指数对材料性能的影响 本研究控制发泡剂水质量分数为 0. 15% ， 材料 3 Ｒ 值 在 1. 02 ～ 1. 10 之 的密度 0. 78 ～ 0. 80 g / cm ， 间， 并测试材 料 的 力 学 性 能， 其 中 聚 醚 多 元 醇 PTMG1000 / PTMG2000 /330N 摩尔比为 2 ∶ 2 ∶ 1 ， 扩链 剂 BDO / MOCA 摩尔比为 3∶ 1 ， 考察了异氰酸酯指数 对材料性能的影响， 结果见表 3 。
［1］
文章编号： 1005 － 1902 （ 2015 ） 05 － 0038 － 05
1 1. 1
实验部分 原料 二苯基甲烷二异氰酸酯 （ MDI ） 、 液化 MDI （ L-
MDI） ， Mn = 德国巴斯夫化学公司； 聚醚三醇 （ 330N， 3000 ） ， 上海高桥石化公司； 聚四氢呋喃醚二醇 （ PT2000 ） 、 1， 4MG， M n = 1000 ， 丁二醇 （ BDO ） ， 日本三 3600 （ M n = 3000 ， 菱公司； 聚 氧 化 丙 烯 三 醇 3050 、 3'4， 6000 ） ， 二氯山东蓝星东大化工有限公司； 3 ， 4'二氨基二苯基甲烷 （ MOCA ） ， 苏州湘园特种精细 5100 ） ， 化工有限公司； 3 ， 二乙基甲苯二胺 （ E美国 雅宝公司； 复配催化剂 （ 有机金属和胺类 ） ， 自制； 有 机硅匀泡剂 DC3402 ， 美国空气化工产品公司， 以上 均为工业级。 1. 2 实验设备 WDW 0. 5C 型， 万能试验机， 上海华龙测试仪 ； ， LXA 器有限公司 邵氏硬度计 型， 上海六菱仪器 PU30F 型， 厂； 低压浇注机， 温州飞龙聚氨酯设备有 787 型， 限公司； 微量水分测定仪， 瑞士万通公司。 1. 3 样品制备 将聚醚多元醇（ 真空脱水 ） 、 扩链剂、 催化剂、 发 泡剂水、 匀泡剂等均匀混合为 A 组分 （ 其中， 扩链剂
三官能度聚醚型聚氨酯弹性体的力学性能研究
元 醇 作 为 原 料 ， 聚 合 过 程 中 产 生 的 交 联 对 聚 在
１ ３ 分 析 与 测 试 ．
氨酯 弹性体力 学性 能的影 响 。
拉伸 强度 、 长 率按 照 Ｇ ／ ５ ８ ９ 伸 Ｂ Ｔ ２ － ２标 准
测试 ； 度 按 照 Ｇ ／ ５ １ ９ 硬 Ｂ Ｔ ３ — ２测 试 ； 用 ＷＱＦ 采
．
１ 红 外 光 谱 分 析
・
１ ８・
世
界
橡
胶
工
业
２ ｌ ００
图 １为所得 聚 氨酯 弹性 体 的红 外 光谱 图。 由图可知 ， ４ ０ｃ ３ ２ ｍ～、 ３ ０ｃ 为一Ｎ ３ ３ ｍ Ｈ吸 收 峰 ， ７ ｍ 为一 Ｎ Ｏ基 团 的特 征 峰 ， ７ ０ ２２０ｃ ｃ １ ６ ｃ 为氨 基 甲酸 酯 的羰 基 吸 收峰 ， ５ ２ ｃ ｍ １ １ ｍ 为一 Ｎ 的 变 形 振 动 吸 收 峰 ， ５ ｍ 为一 Ｈ １６ ０ ｃ Ｎ Ｈ的 弯 曲振 动 吸 收 峰 。 由于 氢 键 的 缔 合 作
产； 二苯基 甲烷 二 异 氰 酸 酯 （ Ｉ ， ＭＤ ） 工业 品 ， 宁 波东 洋嘉传 海洋 有 限公 司生 产 ； ，一 １４ 丁二 醇 ， 工
业 品 Ｌ海 化 学 试 剂 厂 生 产 。 电 子 万 能 材 料 试
及 二醇 或二胺类 扩链 剂逐 步加成 聚合 而成 。聚 醚、 聚酯 或聚烯 烃等 多元醇 构成软 段 ， 异氰 酸 二
三 官 能 度 聚 醚 型 聚 氨 酯 弹 性 体 的 力 学 性 能 研 究
张永 春 ， 张 慧 波 ， 李 爱 元 ， 陈 亚 东
（ 宁波职 业技 术 学院 ， 江 宁波 ３ ５ ０ ） 浙 １８ ０
MDI_50型聚氨酯弹性体材料合成及性能研究
表１ 预聚体游离－ＮＣＯ 质量分数对 ＭＤＩ－５０ 聚氨酯弹性体力学性能的影响
Ｔａｂｌｅ １ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ｆｒｅｅ －ＮＣＯ ｉｎ ｐｒｅｐｏｌｙｍｅｒ
ｏｎ ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｙ ｏｆ ＭＤＩ－５０ＰＵＥ
Ｍａｓｓ ｆｒａｃｔｉｏｎ Ｈａｒｄｎｅｓｓ ｏｆ－ＮＣＯ／％ （ｓｈｏｒｅ Ａ）
从图1可以看出mdi50型预聚体在2279cm1处出现nco的吸收峰在1720cm1处出现氨基甲酸酯中的co的伸缩振动吸收峰且在3283cm1出现了nh伸缩振动峰吸收峰表明已合成mdipue的曲线可以看出在合成mdi50型聚氨酯弹性体后2279cm1出现nco的吸收峰基本消失而在3283cm1处出现的nh伸缩振动峰吸收峰的强度明显增2974cm1处和2877cm1处的两个吸收峰是聚醚软段ch2的变形振动1112cm1醚键coc对称伸缩振动1537cm1处的吸收峰为苯环骨架上cc的伸缩振动表明该样品的异氰酸酯是芳香族异氰酸酯软段为聚醚型
ＦＴＩＲ 分析：用 ＦＴＩＲ－８４００ｓ型红外 光 谱 仪 进 行 红 外 光 谱 测 试，测 试 采 用 溴 化 钾 片 涂 膜 法，分 辨 率 ４ｃｍ－１，扫描次数为 ３６ 次，波 数 范 围 ５００～４０００ｃｍ－１。 ＴＧ 分析：用 ＷＣＴ２２型 微 机 差 热 天 平 进 行 热 重 分 析， 试样为４～１０ｍｇ，Ｎ２ 气 氛，气 流 量 为 ８０ｍＬ／ｍｉｎ，测 试 范围５０～６００℃，升 温 速 率 １０℃／ｍｉｎ。ＤＳＣ 分 析：用 Ｑ２１００型示差扫描量热仪进行 ＤＳＣ 分析，Ｎ２ 气氛，流 量 为 ３５ｍＬ／ｍｉｎ，升 温 速 率 １０℃／ｍｉｎ，温 度 范 围 －８５～２５０℃。 力 学 性 能 测 试：力 学 性 能 测 试 用 ＷＤＷ－２０微机控制电子万能 试 验 机，并 参 照 ＧＢ５２８— １９９８ 硫 化 橡 胶 性 能 的 测 定 方 法 进 行 。
实验十一：热塑性聚氨酯弹性体的制备及其结构和性能表征
中山大学工学院2011级生物医学工程专业《高分子化学》课程实验报告姓名学号成绩日期同组姓名指导教师实验十一:热塑性聚氨酯弹性体的制备及其结构和性能表征一、实验目的:1、掌握聚氨酯的制备工艺。
2、掌握通过调节软硬度按比例调节聚氨酯的性能。
3、了解拉力机的使用方法,掌握测定高分子材料力学性能的方法。
二、仪器与药品仪器:250ml三口烧瓶、橡皮塞、弯管塞、锥形瓶、油浴、温度计、恒压滴液漏斗、冷凝管、搅拌装置、磁力搅拌器、自制模具、电子天平、电子拉力试验机、减压装置、氮气包。
药品:聚乙二醇(PEG)(数均相对分子量=1000,平均官能度为2,在90℃真空干燥2h后使用),甲苯二异氰酸酯(TDI),1,4-丁二醇(BDO)(分子筛脱水,重蒸馏后使用)三、实验原理1、热塑性聚氨酯弹性体的制备1线性热塑性聚氨酯弹性体的制备一般是由二元羟基化合物与二元异氰酸酯反应形成预聚体,在家小分子二元醇或二元胺类扩链剂经不同的后处理得到的。
多羟基化合物可以是含端羟基的聚酯或者聚醚。
聚氨酯的柔软性可由多羟基化合物的相对分子质量以及在体系中的用量来调节。
线性热塑性聚氨酯弹性体的制备可以分两步进行。
首先是二异氰酸酯与低分子量的二元羟基化合物,制得端基含-NCO基的多异氰酸酯预聚物。
第二步是预聚物与扩链剂发生化学反应。
合成聚氨酯弹性体中需要注意几个问题:温度、预聚和熟化时间的确定以及合适的(NCO)/(OH)比值。
(1)温度。
合成反应温度对反应速度、副反应以及体系黏度等方面有较大的影响。
根据阿累尼乌斯方程,温度的升高有利于反应速度的提高,从而缩短反应时间,并且也可极大地降低反应黏度,增加反应的可操作性。
但是过高的温度也增大了副反应的可能性,从而严重影响聚氨酯的性能。
当体系充分脱水之后,在合成聚氨酯的过程中将主要存在以下反应:(i)异氰酸酯与羟基反应生成氨基甲酸酯;(j)氨基甲酸酯与二异氰酸酯反应生成脲基甲酸酯。
此外,当催化剂存在并且温度较高时,异氰酸酯还会产生二聚、三聚和多聚作用生成脲酐、三聚异氰酸酯和线性高分子聚合物,但这些反应发生的可能性较小。
三官能度聚醚型聚氨酯弹性体的力学性能研究_张永春
第37卷第12期2010年12月世界橡胶工业World Rubber Industry Vol.37No.12：17 19Dec.2010檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨殎殎殎殎理论研究三官能度聚醚型聚氨酯弹性体的力学性能研究张永春，张慧波，李爱元，陈亚东（宁波职业技术学院，浙江宁波315800）摘要：以三官能度的聚醚多元醇、1，4-丁二醇和二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI ）为主要原料合成了聚氨酯弹性体。
研究表明，硬段质量分数超过50%以后，伸长率降低，交联时间对聚氨酯（PU ）弹性体整体的力学性能影响不大。
在保持异氰酸酯指数为1.0和MDI 含量不变的条件下，把1，4-丁二醇和聚醚多元醇的羟基摩尔比提高到1.50：0.33，材料的力学性能最佳。
随着交联时间的增加，拉伸强度及硬度先增大后减小，伸长率呈减小的趋势。
关键词：聚氨酯弹性体；三官能度聚醚多元醇；力学性能；微相分离中图分类号：TQ 333.95文献标识码：B文章编号：1671-8232（2010）12-0017-03作者简介：张永春（1970-），男，讲师，技师，从事高分子材料的测试和改性，教学和研究工作。
聚氨酯（PU ）弹性体是一种主链上含有较多氨基甲酸酯基团的高聚物，一般由聚醚、聚酯多元醇或聚烯烃等低聚物多元醇与多异氰酸酯及二醇或二胺类扩链剂逐步加成聚合而成。
聚醚、聚酯或聚烯烃等多元醇构成软段，二异氰酸酯、扩链剂构成硬段。
由于软段和硬段之间的热力学不相容性，软段及硬段能够通过分散和聚集分别形成独立的微区，这种特有的结构可发挥物理交联作用［1］，是一种微相分离结构。
聚氨酯弹性体特有的软硬链段镶嵌共聚的化学结构以及微相分离的物理结构，决定了它具有非常优异的化学性能及物理性能。
聚氨酯弹性体弹性模量在10 5000Pa 之间，因此，它既有橡胶的柔性，又有塑料的刚性，应用领域十分广泛［2］。
本研究采用三官能度的聚醚多元醇为原料合成了聚氨酯弹性体，并对其力学性能及内部结构进行了研究，旨在考察三官能度的聚醚多元醇作为原料，在聚合过程中产生的交联对聚氨酯弹性体力学性能的影响。
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第３４卷增刊 ２００６年５月 塑料工业
Ｃｔｔ ｌＮＡ ＰＬＡＳＴＩＣＳ ＩＮＤＵＳＴＲＹ
三软段聚氨酯弹性体的制备和力学性能研究 钟发春，贺江平，尚 蕾 （中国工程物理研究院化工材料研究所，四川绵阳６２１９００）
摘要：采用半预聚体方法制各了系列由聚酯、聚醚二元醇及端羟基聚丁二烯为软段、液化ＭＤＩ为硬段的三软段聚 氨酯弹性体；研究了三软段聚氨酯弹性体的化学结构、力学性能及动态力学性能。结果表明，选择适当的软段组分和 制备条件，通过半预聚体方式制备三软段聚氨酯弹性体是可行的。所有聚氨酯弹性体中ＭＤＩ和软段羟基和交联剂羟基 的反应较彻底，三软段可明显拓宽聚氨酯弹性体的玻璃化区域到１５０℃和有效阻尼温度范围（一３Ｏ ３Ｏ℃）。 关键词：聚酯；聚醚二元醇；端羟基聚丁＝烯；液化ＭＤＩ；聚氨酯弹性体；力学性能
Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｐｒｏｐｅｒｔｙ ｏｆ Ｔｈｒｅｅ－ｓｏｆｔ－ｓｅｇｍｅｎｔ ＰＵ Ｅｉａｓｔｏｍｅｒ ＺＨＯＮＧ Ｆａ—ｃｈｕｎ，ＨＥ Ｊｉａｎｇ．ｐｉｎｇ，ＳＨＡＮＧ Ｌｅｉ （Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍａｔｅｒｉａｌ，Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｐｈｙｓｉｃｓ，Ｍｉａｎｙａｎｇ ６２１９００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ ｓｅｒｉｅｓ ｏｆ ｔｈｒｅｅ—ｓｏｆｔ—ｓｅｇｒｒ，￣：１＇ｐｉｔ ｅｌａｓｔｏｍｅｒｓ ｗａｓ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｐｏｌｙ（ｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌｅｎｅ ｇｌｙｃｏ１） Ｐｌ ＭＧ），ｐｏｌｙ（ｅｔｈｙｌｅｎｅ ｇｌｙｃｏｌ ａｄｉｐａｔｅ）（ＰＥＡ）ａｎｄ ｈｙｄｒｏｘｙｌ—ｔｅｍａｉｎａｔｅｄ ｐｏｌｙｂｕｔａｄｉｅｎｅ（ＨＴＰＢ）ａｓ ｓｏｆｔ ｓｅｇｍｅｎｔｓ，ｌｉｑｕｉｄ ４，４’－ｍｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉｐｈｅｎｙｌｅｎｅ ｄｉｉｓｏｃｙａｎａｔｅ（ＭＤＩ）ａｓ ｒｉｇｉｄ ｓｅｇｍｅｎｔ ｂｙ ｓｅｍｉ—ｐｒｅｐｏｌｙｍｅｒ ｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｓｔｍｃ— ｔｕｒｅ，ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ａｎｄ ｄｙｎａｍｉｃ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｅｌａｓｔｏｍｅｍ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ ａｎｄ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ＰＵ ｅｌａｓｔｏｍｅｒｓ ｗｉｔｈ ｂｒｏａｄ ｇｌａｓｓ ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｄａｍｐｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｏｕｌｄ ｂｅ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｒｅｅ ｓｏｆｔ ｓｅｇｍｅｎｔｓ ｂｙ ｓｅｍｉ—ｐｒｅｐｏｌｙｍｅｒ ｍｅｔｈｏｄ ａｔ ａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．Ｔｈｅ ＮＣＯ ａｎｄ ＯＨ ｉｎ ｔｈｅ ＰＵ ｅｌ￣ｔｏｍｅｍ ｒｅ— ａｃｔｅｄ ｑｕｉｔｅ ｃｏｍｐｌｅｔｅｌｙ．Ｔｈｒｅｅ—ｓｏｆｔ—ｓｅｇｍｅｎｔ ｉｎ ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｓ ｃｏｕｌｄ ｂｒｏａｄｅｎ ｔｈｅ ｇｌａｓｓ ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｄａｍｐｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｔｏ １５０ｏＣ ａｎｄ ６Ｏ℃（ｆｒｏｍ－３０ ｃ【二ｔｏ＋３Ｏ℃）ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ；Ｐｏｌｙ（ｅｔｈｙｌｅｎｅ ｇｌｙｃｏｌ ａｄｉｐａｔｅ）；Ｈｙｄｒｏｘｙｌ－ｔｅｒｍｉｎａｔｅｄ Ｐｏｌｙｂｕｔａｄｉｅｎｅ；Ｌｉｑｕｉｄ—ＭＤＩ； ＰＵ Ｅｌ￣ｔｏｍｅｒ；Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ
聚氨酯弹性体是一类分子链中含有氨基甲酸酯基 硬段和柔性软段的聚合物，其性能介于塑料和橡胶之 间。聚氨酯弹性体兼有塑料高强度、高模量的特点， 又具有橡胶的高弹性、高耐磨性，同时具有优异的低 温性能，使它获得越来越广泛的应用。聚集态结构研 究表明，聚氨酯弹性体中存在着明显的微相分离结 构，它与弹性体的力学性能有关系¨ Ｊ。聚氨酯弹性 体的聚集态结构中，室温下呈玻璃态次晶或微晶的刚 性链段相分散在软段相中，在常温下起物理交联点的 作用 ］，这就是聚氨酯弹性体中即使没有化学交联， 常温下也能显示高强度、高弹性的原因。聚氨酯弹性 体中能否发生微相分离，微相分离的程度，硬段相在 软段相中分布的均匀性，都直接影响弹性体的力学性 能。通常采用互穿聚合物网络（ＩＰＮ）、物理共｝昆或共 聚的方法来改变聚氨酯弹性体的玻璃化转变温度和使 用温度范围。但往往由于材料的相容性和性能差异较 大，存在材料制备和加工方面的问题。为了拓宽聚氨 酯弹性体的阻尼温度范围，本实验尝试采用同样具有 不同玻璃化温度范围的端羟基的聚四氢呋喃醚、聚己 二酸乙二醇酯和聚丁二烯为混合软段，以液化ＭＤＩ 为硬段，采用半预聚体的方法制备了一系列聚氨酯弹 性体，研究了软段组成对材料力学性能和动态力学性 能的影响。 １ 实验部分 １．１原料 液化４，４＇－二苯基甲烷二异氰酸酯（液化ＭＤＩ）： 青岛新宇田化工有限公司；聚四氢呋喃醚二醇（ 一 ＭＧ）：Ｍ ＝１ ０００、２ ０００ ｇ／ｍｏｌ，青岛新宇田化工有限 公司；聚己二酸乙二醇酯（ＰＥＡ）：Ｍ ＝２ ０００ ｇ／ｍｏｌ， 上海联盈聚合物技术发展有限公司；端羟基聚丁二烯 （ＰＴＭＧ）：Ｍ ＝１ ５５０ ｇ／ｍｏｌ，黎明化工研究院；三羟 甲基丙烷（ＴＭＰ）：ＡＲ，上海化学试剂一厂；１，４丁
作者简介：钟发春，男，３６岁，博士，副研究员，从事高分子材料研究，已发表学术论文２Ｏ余篇。ｚｈｏｕｇｆａｃｈｕｎ＠ｔｏｍ．ｃｏｒｎ
维普资讯 http://www.cqvip.com 塑 料 工 业 ２００６钜 二醇（ＢＤ）：上海精华科技研究所；除液化ＭＤＩ外， 所有原料均真空脱水。 １．２聚氨酯弹性体的制备 按设计比例将液化ＭＤＩ与聚四氢呋喃醚二元醇、 聚己二酸乙二醇酯、端羟基聚丁二烯等混合均匀，５０ ｃＩ二预聚１５～３０ ｍｉｎ后，加入设计比例的ＴＭＰ／ＢＤＯ混 合均匀，脱气，然后将混合物浇入洁净的模具中。将 模具放入烘箱，在６０℃下放置２ ｈ，８０ ｃＩ二下放置２ ｈ， 然后在烘箱中自然冷却，在室温下放置一周后备测 试。 １．３性能测试条件及仪器 红外光谱分析：ＫＢｒ压片法在Ｎｉｃｏｌｅｔ一８００红外光 谱仪上进行。 力学性能测试：采用Ｉｎｓｔｒｏｎ １１９６型电子万能材 料试验机，拉伸速度：１００ ｍｍ／ｍｉｎ，温度２３℃，相 对湿度６５％。 动态力学性能测试：采用美国流变仪公司ＤＭＴＡ Ｖ型动态机械热分析仪测试，外加频率１０ Ｈｚ，升温 速率２ ｃ【＝／ｍｉｎ，温度范围一１００—１００℃，应变 ０．０２％。 ２结果与讨论 ２．１聚氨酯弹性体的红外光谱分析 图１是聚氨酯弹性体的红外光谱分析。图１ａ中 ３ ３００ ｃｎｌ 的吸收峰对应于氢键化的一ＮＨ一基的伸缩 振动，３ ４５０ ｃｍ 附近的小肩峰对应于游离的一ＮＨ一 基伸缩振动，１ ７０８．５６ ｃｍ 为氨基甲酸酯的羰基吸收 峰。图１ｂ中３ ２８９ ｃｍ 的吸收峰对应于氢键化的一 ＮＨ一基的伸缩振动，１ ７３０．５９ ｃｍ 为氨基甲酸酯的 羰基吸收峰。 图１ｃ中３ ３４６ ｃｍ 的吸收峰对应于氢键化的一 ＮＨ一基的伸缩振动，１ ７３５．２８ ｃｍ 为氨基甲酸酯的 羰基吸收峰。从图１ａ、ｂ、ｃ中可看出ＭＤＩ的异氰酸 酯反应很彻底。由于软段不同，使形成的氨基甲酸酯 的羰基吸收峰位置发生一定偏移，对氨基氢键的作用 也有影响，表现为３ ３００ ｃｍ 附近氨基吸收峰位置和 峰型有所变化，其它吸收峰的归属与文献报导一致。 图１ｄ为三软段聚氨酯弹性体的红外光谱图，从图中 可看出异氰酸酯的反应很完全，羰基吸收峰由于多种 结构叠加吸收峰位置为１ ７３２．４３ ｃｍ。。。。其他吸收峰 出现了一些叠加，但仍与纯聚氨酯的吸收峰相对应。 ２．２聚氨酯弹性体的力学性能 聚氨酯弹性体的物理机械性能主要与聚合物的化 学键和分子问作用力，链的刚性和链段结晶等有关， 大多数聚氨酯弹性体的拉伸强度比较高。已有的工作 表明，聚氨酯弹性体的力学性能除了与化学结构、软 硬链段比例等有关外，还与制备方法有很大关系。本 实验测试了所制备的聚氨酯弹性体的拉伸强度和断裂 伸长率，并与采用预聚体方法制备的聚氨酯弹性体进 行了比较，所得结果见表１。
４ ０００ ３ ０００ ２ ０００ １ ０００ ０ 波数／ｃｍ
ａ—ＨＴＰＢ—ＭＤＩ
４ ０００ ３ ０００ ２ ０００ ｌ ｏ００ ０ 渡数／ｃｍ＂。
ｂ— ｎ Ｇ—ＭＤＩ
４ ０００ ３ ０００ ２ ０００ １ ０００ ０ 波数／ｃｍ
ｃ—ＰＥＡ—ＭＤＩ
４ ０００ ３ ０００ ２ ０００ ｌ ０００ ０ 波数／ｃｍ。。
ｄ一三软段一ＭＤＩ聚氨酯弹性体 图Ｉ 聚氮酯弹性体的红外光谱图
维普资讯 http://www.cqvip.com 第３４卷增刊 钟发春等：三软段聚氯酯弹性体的制备和力学性能研究 －２４５・ ＰＴＭＧ１０００－ＭＤＩ（预聚体） ＰＴＭＧ２０００．ＭＤＩ（预聚体） ＰＥＡ．ＭＤＩ Ｐ，ｒＭＧ２０００．ＭＤＩ ＨＴＰＢ．ＭＤＩ Ｐ，ｒＭＧｌ０００．ＭＤＩ Ｐ，ｒＭＣｌｏ０Ｏ／ＰＥＡ／ＨＴＰＢ＝５０／４Ｏ／ｌ０ Ｐ，ｒＭＧｌｏ０Ｏ／ＰＥＡ／ＨＴＰＢ＝５０／３０／２０ ＰＴＭＧｌｏ０Ｏ／ＰＥＡ／ＨＴＰＢ＝５Ｏ／２０／３０ ＰＴＭＧ１ｏ０Ｏ／ＰＥＡ／ＨＴＰＢ＝５０／ｌ０／４ｏ Ｐ，ｒＭＧｌｏ０Ｏ／ＰＥＡ／ＨＴＰＢ＝３３／３３／３３ ＭＧ２ｏ０Ｏ／ＰＥＡ／ＨＩｒＰＢ＝３３／３３／３３ Ｐ，ｒＭＧ２ｏｏＯ／ＰＥＡ／｝ｒＩ Ｂ ５０／ｌ０／４０ ＰＴＭＧ２ｏ０Ｏ／ＰＥＡ／ＨＴＰＢ＝５０／２０／３０ Ｐ，ｒＭＧ２ｏ０Ｏ／ＰＥＡ／ＨＴＰＢ＝５０／３０／２０ ＰＴＭＧ２ｏ０Ｏ／ＰＥＡ／ＨＴＰＢ＝５０／４Ｏ／ｌ０
注：１）原料比均为质量比。 由表１可看出，所钟备的聚氨酯具有明显的弹性 体特征，其力学性能并没有低于采用预聚体方法制备 的聚氨酯弹性体。采用ＰＴＭＧ２０００或ＨＴＰＢ为软段的 聚氨酯力学性能最差。三软段聚氨酯弹性体的力学性 能随组成比例不同，表现出不同的力学性能。ＰＴＭＧ 摩尔质量为１ ０００ ｇ／ｍｏｌ的弹性体力学性能大部分优 于摩尔质量为２ ０００ ｇ／ｍｏｌ的弹性体。 在ＰＴＭＧ１０００系列弹性体中。由于纯的ＨＴＰＢ及 ＰＥＡ聚氨酯弹性体的力学性能低于纯的ＰＴＭＧ１０００弹 性体，所得到的三组分软段聚氨酯弹性体的力学性能 低于纯的ＰＴＭＧ１０００弹性体，但拉伸强度仍大于ｌ０ ＭＰａ（１０％ＨＴＰＢ除外。 ＝９．４９ ＭＰａ），在ＨＴＰＢ质 量分数为２０％时。断裂伸长率和拉伸强度同时达到 最大值为４２３％和１４．３４ ＭＰａ。 在ＰＴＭＧ２０００系列弹性体中，当ＨＴＰＢ质量分数 为１０％时，拉伸强度达到最大值为ｌ４．９６ ＭＰａ，大于 纯的 ＭＧ２ｏ００聚氨酯。其断裂伸长率也达到了 ４５０％。但在其它组成比例时，拉伸强度均未超过８ ＭＰａ。 ２．３聚氨酯弹－陆体的动态力学性能 聚氨酯的动态力学性能与其形态结构关系密切， 对于硬段有结晶趋势的相分离严重的聚氨酯体系而 言，破坏硬段的规整性有利于增加软硬相之间的相互 作用，提高聚氨酯的相容性。聚氨酯弹性体的动态力 学性能见表１。 从表中数据可以看出，采用半预聚体方式制备的 纯聚氨酯弹性体其ｔａｎ８ 与采用预聚体方式制备的 弹性体相当，但前者玻璃化温度更宽广，ｔａｎ８＞０．２