聚醚型聚氨酯及其復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)與性能研究.pdf

1、聚氨酯(PU)由于綜合性能出眾而被廣泛應(yīng)用于各領(lǐng)域,為了進一步拓寬PU的應(yīng)用領(lǐng)域,將無機粒子加入到PU中可引起體系微觀結(jié)構(gòu)變化,從而改善材料的宏觀性能。無機粒子的種類很多,表面結(jié)構(gòu)差異較大,為探討制備高性能聚氨酯復(fù)合材料提供了豐富的物質(zhì)基礎(chǔ)。另一方面可通過改變制備方法來提高聚氨酯材料的某些性能。為了得到擴鏈方式、交聯(lián)密度與力學(xué)性能之間的關(guān)聯(lián)性,本文研究了擴鏈方式與聚氨酯微結(jié)構(gòu)的關(guān)系,制備具有多種交聯(lián)密度微區(qū)共存或鏈束共存的聚氨酯材料,簡

2、稱“多交聯(lián)型”微結(jié)構(gòu)聚氨酯材料。把利用常規(guī)方法制備的聚氨酯或復(fù)合材料簡稱為“均一交聯(lián)型”。
　　 本文在聚醚多元醇(PTMG)-甲苯二異氰酸酯(TDI-100)-3,5-二甲硫基甲苯二胺(DMTDA)體系下,采用預(yù)聚法制備了不同微結(jié)構(gòu)聚氨酯材料、聚氨酯/SiO2復(fù)合材料、聚氨酯/CNTs復(fù)合材料,并通過力學(xué)性能、耐溶劑性能、DSC、TGA、DMA、SEM及電學(xué)性能等測試手段考察了復(fù)合材料的各項性能。
　　 對于聚氨酯/S

3、iO2復(fù)合材料,預(yù)聚體中-NCO基團含量為5％,復(fù)合材料與純PU相比耐撕裂性能顯著提高,并且復(fù)合材料的力學(xué)性能隨擴鏈系數(shù)的增大而增強。DSC測試表明,復(fù)合材料硬鏈段的結(jié)晶熔融溫度提高;但在本研究體系下,TGA測試表明復(fù)合材料的耐熱性未有明顯改善。DMA測試表明,聚氨酯/SiO2復(fù)合材料的儲能模量和耗能模量增大,玻璃化轉(zhuǎn)變溫度降低,微相分離更好。此外,聚氨酯/SiO2復(fù)合材料有較優(yōu)的耐環(huán)己酮極性溶劑性能。
　　 以PTMG-TDI

4、-E-300為原料體系的聚氨酯/CNTs復(fù)合材料的力學(xué)性能優(yōu)于以PTMG-TDI-TMP+BD為原料體系的復(fù)合材料;復(fù)合材料的機械強度隨預(yù)聚體中-NCO基含量增大而增強。導(dǎo)電性測試說明,聚氨酯/CNTs復(fù)合材料的導(dǎo)電性隨CNTs添加量的增大而增強;以PTMG-TDI-TMP+BD為原料體系的聚氨酯/CNTs復(fù)合材料的導(dǎo)電性優(yōu)于以PTMG-TDI-E-300為原料體系的復(fù)合材料,當(dāng)CNTs含量為1wt%時,復(fù)合材料體積電阻率由1011下降

5、到108;復(fù)合材料的硬鏈段含量越高,即預(yù)聚體中-NCO基含量越高,復(fù)合材料的導(dǎo)電性越差。DSC和DMA測試結(jié)果顯示,在聚氨酯中加入CNTs粒子,可改善微相分離,從而提高聚氨酯硬鏈段的結(jié)晶熔融溫度;復(fù)合材料的儲能模量和耗能模量增大,玻璃化轉(zhuǎn)變溫度比純PU降低了17.18℃。SEM照片顯示,CNTs在聚氨酯中可較好分散。
　　 對于不同微結(jié)構(gòu)聚氨酯材料的研究結(jié)果表明,“多交聯(lián)型”聚氨酯材料具有更好的耐撕裂性能和拉伸強度;微結(jié)構(gòu)不同聚

6、氨酯材料的機械強度不同,耐溶劑性能也有較大差異,微相分離程度及結(jié)晶晶片完整性也不同。但在本研究范圍內(nèi),“多交聯(lián)型”PU材料的耐熱性未有明顯差異。DMA測試表明,改變擴鏈方式會改變PU材料分子間的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),“多交聯(lián)型”PU材料的耗能模量增大,玻璃化轉(zhuǎn)變溫度降低,微相分離更好。
　　 另外,本文還研究了擴鏈方式對聚氨酯/13X沸石分子篩復(fù)合材料性能的影響,考察了不同微結(jié)構(gòu)聚氨酯/13X復(fù)合材料的性能。
　　 聚氨酯/13