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耐热型聚氨酯弹性体的合成及结构和性能的研究

冯杰  
【摘要】:聚氨酯弹性体(PUE)以其非常优异的性能著称,它是一种人工合成的高分子材料,有许多其他材料所无法比拟的性能,如高耐磨、耐撕裂,较好的耐溶剂性能等等。但是,聚氨酯弹性体在使用的过程中存在一个极大的缺陷,即耐热性能较差,长期使用温度偏低,无法达到使用要求,大大限制了PUE的使用范围。在本文中,通过改变PUE的分子结构,来提高它的耐热性能。 (1)采用预聚体法合成聚氨酯弹性体。用混合扩链剂三羟甲基丙烷(TMP)与MOCA进行扩链,改善弹性体的性能。测试结果表明:采用TMP/MOCA混合扩链剂改性后的PUE,在100℃时其力学性能保持率提高,其中拉断强度提高由43.1%提高到54.7%,撕裂强度由34.5%提高到47.9%;热分解温度提高,由369.8℃提高到了376.7℃,提高了6.9℃;损耗因子降低,动态性提高;耐溶剂性提高。 (2)预聚体的合成过程中,加入适量的聚硅醚多元醇(羟基含量为1%),将有机硅结构引入到PUE的分子主链中。测试结果表明:有机硅改性后,PUE的耐热性得到提高,在100℃下,其拉断强度保持率由43.1%提高到50.6%,撕裂强度保持率由34.5%提高到50.2%;热分解温度由369.8℃提高到了375.4℃,提高了接近6℃;最高损耗因子由0.45以上降低到0.4以下,动态性能得到提高;耐溶剂性提高。 (3)先合成聚氨酯预聚体,然后在扩链的时候,在扩链剂TMP中加入适量的三(2-羟乙基)异氰脲酸酯(THEIC),利用THEIC分子中的-OH与预聚体中的-NCO反应,将THEIC分子中的异氰脲酸酯环引入PUE分子中。测试结果表明:引入异氰脲酸酯环后,耐热性能得到提高,PUE在100℃时的的力学性能保持率提高,其中拉断强度由45.7%提高到51.9%,撕裂强度由58.1%提高到63.3%;大分子链分解温度由381.3℃提高到了390.5℃,提高了9℃多;最大损耗因子由0.75以上降低到0.55左右;耐溶剂性提高。


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