高性能親水性聚氨酯注漿材料的制備及其性能研究.pdf

1、本文采用預(yù)聚體法，制備了高性能親水性聚氨酯注漿材料。論文主要內(nèi)容和研究結(jié)果主要有三個部分:
　　以二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)與共混聚醚為主要原料，合成了低毒性聚氨酯注漿材料。研究了聚醚官能度和分子量、催化劑種類和稀釋劑用量、R值(-NCO/-OH)對漿液性能的影響，并優(yōu)化了反應(yīng)工藝。實驗結(jié)果表明，A33的催化效率高于三乙醇胺;隨著R值的增大，預(yù)聚體粘度逐漸減小，但密度逐漸增大;隨著R值增大，漿液凝膠時間逐漸縮短，包水性提高;預(yù)

2、聚體粘度和密度隨稀釋劑用量增大而降低。當(dāng)-NCO含量一定時，隨著組合聚醚中低分子量組分的增大，預(yù)聚體包水性變好;分量量較低的親水聚醚含量增加，預(yù)聚體包水性增加，但粘度較大。
　　以甲苯二異氰酸酯(TDI)為單體，選取了兩種不同分子量的高親水性聚醚和其反應(yīng)，得到端羥基聚氨酯預(yù)聚體，再與MDI進(jìn)行反應(yīng)，合成制備了凝膠時間可調(diào)控的高親水性聚氨酯注漿材料?？疾炝薘值、組合聚醚組成、稀釋劑用量、催化劑種類和緩凝劑種類及用量對漿液性能的影響，

3、并優(yōu)化了反應(yīng)工藝。結(jié)果表明，隨著組合聚醚中低分子量組分含量的增加，漿液粘度降低，凝膠時間延長，發(fā)泡率與遇水膨脹率均升高;隨著預(yù)聚反應(yīng)中TDI用量的增大，漿液的粘度降低，凝膠時間延長，但發(fā)泡率沒有明顯變化;隨著MDI用量的增大，漿液的粘度降低，凝膠時間縮短，發(fā)泡率和密度增大;隨著稀釋劑用量的增加，漿液密度上升，粘度下降，凝膠時間呈現(xiàn)先縮短，后延長的趨勢;當(dāng)TDI和聚醚形成預(yù)聚體的R值(Rl)為1.6，反應(yīng)體系總的R值(R2)為7，稀釋劑加

4、入量為30％時，得到的親水性聚氨酯注漿材料綜合性能最優(yōu):漿液密度為1.14g/mL，粘度為702mPa·s;漿液與水反應(yīng)的凝膠時間30s，包水性為47s;形成固結(jié)體的發(fā)泡率978％，遇水膨脹率182％。
　　以MDI和TDI與高親水性聚醚多元醇為原料，合成了親水性聚氨酯預(yù)聚體漿液，并利用硅酸鈉為硅源和預(yù)聚體反應(yīng)，原位制備了納米二氧化硅增強親水性聚氨酯注漿材料固結(jié)體。應(yīng)用傅里葉全反射紅外光譜(FTIR-ATR)、X射線衍射(XRD)

5、、光學(xué)顯微鏡和透射電鏡(TEM)對固結(jié)體的結(jié)構(gòu)與性能進(jìn)行了測試與表征，探討了原位生成的納米二氧化硅對親水性聚氨酯注漿材料固結(jié)體性能的影響。結(jié)果表明，原位生成的納米二氧化硅均勻的分散在聚氨酯中，并與聚氨酯網(wǎng)絡(luò)以化學(xué)鍵方式結(jié)合;納米二氧化硅增強親水性聚氨酯注漿材料使得漿液的凝膠時間延長，發(fā)泡率降低，遇水膨脹率呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢;隨著原位生成的納米二氧化硅含量的增加，固結(jié)體的壓縮強度呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，并且可以在50％形變量時不破損。