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不同交联密度脂肪族聚氨酯弹性体的制备与性能 脂肪醇酸酯是一种抗光、抗黄变的优点，广泛应用于聚吡咯烷、二异氰胺和二异氰胺等合成材料。然而，与醇氟二甲酯、二异丙醇二甲酯、二异丙醇二甲酯等合成材料相比，三羟基丙烯酸酯（tp）是一种反应活性高的交联剂。因此，引入足够多的tp可充分提高脂肪酰胺的性能。三羟基甲基丙烯酸酯（tp）是一种高反应活性的交联剂。赫赫等人研究了引入tp对形状记忆聚合物的影响。结果表明，增加tp含量会增加变形反应能力和延长膨胀模式。其他研究表明，引入联合会结构和改善交叉密度对氨基弹性体的结构和机械性能有很大影响。 IPDI是一种常用的脂肪族二异氰酸酯, 具有不对称的分子结构, 这使得基于IPDI的聚氨酯材料与其它基于对称结构的二异氰酸酯如MDI、HDI等的聚氨酯材料有着较为不同的形态以及力学特性.本文以TMP作为交联剂制备出具有不同交联密度的基于IPDI的脂肪族聚氨酯弹性体, 并对其形态与结构、力学性能做出分析, 研究了网络的交联密度与交联剂含量间的关系以及交联密度对聚氨酯弹性体结构与性能的影响. 1 实验部分 1.1 平均分子量 异佛尔酮二异氰酸酯 (IPDI) , 工业品, Bayer公司生产;聚丙二醇 (PPG-2000) , 上海高桥化工厂生产, 平均分子量2000, 平均官能度2, 羟值56mg KOH/g, 在110℃下真空脱水90 min后, 在氮气保护下用4ue6a6分子筛干燥1周;三羟甲基丙烷 (TMP) , 化学纯, 110℃下真空脱水2 h后, 氮气保护下密封保存;1, 4-丁二醇 (BDO) , 化学纯, 用无水硫酸钙干燥24 h后, 用4ue6a6分子筛干燥1周;辛酸亚锡, 美国空气化工产品公司生产. 1.2 弹性体材料的制备 聚氨酯弹性体通过一步法工艺进行制备.先将BDO, TMP, PPG-2000按照当量比加入到250m L三口烧瓶中, 再加入催化剂 (设计Sn2+离子含量为物料总量的0.1 wt%) , 在氮气保护下升温至70℃, 搅拌混合均匀后冷却至室温, 然后加入计量好的IPDI ([NCO]/[OH]=1.05) , 真空脱泡2min后浇入预先加热好的模具中, 在80℃下固化3 h, 110℃下固化24 h, 得到弹性体样品.样品在室温下放置1周后进行性能测试.实验设计弹性体样品的硬段含量为40%, 通过调节扩链剂BDO与交联剂TMP的相对含量来制备了组不同交联密度的弹性体样品, 如表1所示. 1.3 弹性体力学性能测试 交联密度测试, 交联型弹性体参考标准HG/T 3870-2008进行溶胀实验.先将样品切成重0.2 g厚度2 mm以下的薄片, 浸入1, 4-二氧六环中溶胀48 h, 取出并用滤纸吸干表面的溶剂, 记录溶胀前后样品的质量, 每种样品进行3组平行实验. 拉伸性能测试, 参照标准GB/T 528-98裁成标准哑铃型试样, 用SANS公司微机控制电子拉力试验机在25℃下进行力学性能测试, 初始阶段拉伸速率为0.1 mm/min, 1 min后速度切换至50mm/min, 拉伸至试样断裂, 每种试样进行5组平行测试. 傅里叶变换红外光谱 (FTIR) 测试, 将弹性体样品裁剪成20 mm×20 mm大小的试样, 用Nicolet 5700型FTIR分析仪进行全反射 (ATR) 测试, 采用TGS检测器, 分辨率4 cm-1, 扫描64次. 差示扫描量热仪 (DSC) 测试, 采用TA Modulated DSC-2910进行扫描测试, 测试温度范围-100~200℃, N2保护, 升温速率为10 K/min. 热重分析 (TGA) 测试, 采用Netzsch STA 409PC/PG对样品进行热失重分析, 在N2保护下对样品在室温至500℃范围内进行热失重扫描, 升温速率为10 K/min. 2 结果与讨论 2.1 溶胀度参数的计算 由于交联剂TMP的加入, 制备的聚氨酯弹性体中形成了以TMP分子为交联点的三维空间网络结构.聚合物的交联密度通常用相邻交联点之间的链的平均分子量 (Mc) 来进行表征.Mc可以通过溶胀实验并采用Flory-Rehner方程进行计算: 方程中, Vs为选用溶剂的摩尔体积, Vpm为溶胀体中聚合物的体积分数, ρp为聚合物的密度, 实验中参照标准ASTM D792-00进行测定.χ是聚合物-溶剂之间的相互作用参数.溶胀体中聚合物的体积分数Vpm通过式 (2) 计算. m0为聚合物溶胀前的质量, m′为溶胀后聚合物网络的质量, ρs、ρp分别为溶剂与聚合物的密度. 相互作用参数χ值可以通过 (3) 式进行计算. 对于良溶剂B=0.34.而δp与δs分别为聚合物的溶度参数与选用溶剂的溶度参数.为确定δp值, 实验选取了具有不同δ值的7种溶剂对弹