对苯二异氰酸酯型聚氨酯弹性体的合成及性能研究

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1、对苯二异氰酸酯型聚氨酯弹性体的合成及性能研究  文件类型：PDF/AdobeAcrobat  文件大小：字节更多搜索：氰酸聚氨酯弹性体合成及性能研究对苯二异氰酸酯型聚氨酯弹性体的合成及性能研究黎艳飞庞坤玮区志敏(广州华工百川自控科技有限公司510640)摘要:以对苯二异氰酸酯(PPDI),低聚物多元醇和小分子二元醇等为原料合成了PPDI浇注型聚氨酯弹性体,考察了不同低聚物多元醇对弹性体的物理机械性能,动态力学性能及热氧老化性能的影响,并与MDI和TDI型聚氨酯弹性体进行了比较.结果表明,PPDI型聚氨酯弹性体较MDI,TDI型弹性体

2、具有更低的内生热,更高的回弹性,可用于轮胎胎面材料的制备.关键词:PPDI;聚氨酯弹性体;动态力学性能;内生热聚氨酯弹性体(PUE)具有高强度,高模量,高伸长率,高弹性,硬度可调以及很好的耐油,耐低温,耐撕裂,耐化学腐蚀,耐辐射等特点,已成功地应用于国防,矿山,机电,冶金,制鞋,纺织,汽车工业等领域中.然而,通常的PUE长期使用温度不超过80℃,短期使用温度不超过120℃,因此应用范围受到限制[1].胎面材料作为轮胎与地面接触的部件,直接承担着路面对轮胎的冲击与磨损,向路面传递汽车的牵引和制动力,保护胎体帘线免受机械损伤,因此对胎面

3、材料物理机械性能要求极高,既要有高的耐磨性,高弹性,又要内生热小,有很好的动态力学性能.本研究根据对苯二异氰酸酯(PPDI)分子结构对称,规整,扩链后的PUE硬段分子致密性高及良好的相分离等特点,分别研究了不同低聚物多元醇PPDI体系弹性体性能,并与TDI,MDI型弹性体动态性能比较,制备了动态条件下仍然具有较好综合力学性能的PPDI型聚氨酯弹性体,该类弹性体可适用于胎面材料.1实验部分1.1实验原料聚己二酸乙二醇酯(JW224),Mn=2000,工业级,无锡市新鑫聚氨酯有限公司;聚己二酸乙二醇丙二醇酯(CM22183),Mn=20

4、00,工业级,常州武进市三河口聚氨酯厂;聚己内酯二醇(PCL),Mn分别为1000,2000,工业级,日本大赛璐化学工业株式会社;聚四氢呋喃醚二醇(PTMG),Mn分别为1000,2000,工业级,日本三菱化学株式会社;甲苯二异氰酸酯(TDI280),工业级,德国Bayer公司;二苯基甲烷24,4′2二异氰酸酯(MDI2100),工业级,烟台万华聚氨酯股份有限公司;对苯二异氰酸酯(PPDI),工业级,江苏新沂农药有限公司;3,3′2二氯24,4′2二氨基二苯甲烷(MOCA),氢醌2双(β2羟乙基)醚(HQEE),工业级,苏州湘园特种

5、精细化工有限公司;1,42丁二醇(BDO),工业级,山西三维集团股份有限公司.1.2弹性体的制备1.2.1预聚物的合成将低聚物多元醇在100～130℃下真空脱水2～3h,冷却至70～80℃,将计量的二异氰酸酯在快速搅拌下加入,自然升温30min左右并在80～90℃下保温反应2～3h,取样分析NCO的含量,分析值与设计值基本相符后,再真空脱泡20～30min.充氮气密封保存待用.1.2.2弹性体的制备称取一定量的预聚体,边搅拌边加热升至一定温度,真空脱泡1～2min,控制NCO/OH摩尔比为0.95～1.05,在快速搅拌下加入计量的扩

6、链剂,并迅速搅拌,真空脱泡约1min,脱泡后浇注到预热的模具中,待达到凝胶点时,加压硫化30～50min脱模,并在100～110℃的烘箱中后硫化16～24h,即得所需弹性体试片.试片于室温下放置24h后测其物理机械性能及动态性能.1.2.3性能测试力学性能测试:拉伸强度,伸长率及定伸应力按GB/T528—1998标准进行测定;撕裂强度按GB/122007年第22卷第2期2007.Vol.22No.2聚氨酯工业POLYURETHANEINDUSTRYT529—1999标准进行测定;邵A硬度按GB/T531—1999标准进行测定;回弹性

7、按GB/1681—1991标准进行测定;屈挠(万次)按GB/T1688—1986标准进行测定.动态力学性能测试:采用日本UBM公司的RheogelE4000型动态力学仪(DMA)对PUE样品进行动态力学分析,频率为11Hz,升温速度为3℃/min,升温范围为25～220℃.2结果与讨论2.1不同低聚物多元醇的比较2.1.1不同低聚物多元醇对弹性体性能影响本实验确定硬段组成为PPDI/BDO,软段组成分别为PTMG,JW224及PCL,改变软段结构研究了不同低聚物多元醇对弹性体力学性能的影响,结果见表1.表1不同低聚物多元醇对弹性体性

8、能的影响弹性体组成1#2#3#邵A硬度918590300%定伸应力/MPa10.911.211.5拉伸强度/MPa48.651.753.7伸长率/%787761706撕裂强度/kNm-1107110114回弹性/%664962屈挠/万