水性聚氨酯聚丙烯酸酯乳液制备和阻尼性能的分析

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1、安徽大学硕士学位论文水性聚氨酯/聚丙烯酸酯乳液的制备与阻尼性能分析姓名：周月姣申请学位级别：硕士专业：材料工程指导教师：杨建军201204——————一删泓·--_____--·_-__·__o。。。。‘-_·-·____-·_-_-·-····_l。---____________---·_-·___-·____。___-I-_-__-__·_____l--_-_·__·l-______．_____l_____一llllnIIlllllIU¨I-”-●■■■—=J●摘要噪声污染及其产生的危害越来越受到人们的重视，阻尼材料和技术的研究开发也越来越受到学者的广泛关注，在汽车工业、建筑

2、工程、机械工业、航天航空、舰船等领域已得到广泛的应用。阻尼材料是指将固体的机械振动能转变为热能而耗散的材料。高分子聚合物阻尼材料是一种以聚合物作为基础材料来抑制振动和降低噪声的功能性阻尼材料。为了满足实际生活中阻尼应用的要求，表现出良好阻尼性能的材料应在至少60一80℃的温度范围内具有高损耗因子(t觚砭0．3)。在聚合物阻尼材料中，一般均聚物及无规共聚物的玻璃化转变温域比较窄，需要将不同Tg的聚合物进行复合改性，应用共混、接枝、嵌段、交联和互穿聚合物网络(IPN)等技术制备高阻尼性能材料。其中，IPN技术是制备高性能阻尼材料很有发展前景的方法，研究也比较多。超支化聚合物的分子结构

3、比较特殊，具有大量的支链和端基，它的分散性大，而且分子运动具有多重性的分子运动，这些特点有望使它具有良好的阻尼性能。‘端羟基聚丁二烯(HTPB)及端羟基聚丁二烯．丙烯腈(HTBN)与扩链剂、多异氰酸酯交联剂在室温或高温下反应可以产生三维网络结构的固化物，具有良好的阻尼性能。因此，采用超支化聚合物和端羟基聚烯烃型多元醇对聚氨酯进行改性，可以提高水性聚氨酯的阻尼性能。本文第一章首先对高分子阻尼材料进行简单地概述，了解高分子阻尼材料的合成及改性方法、阻尼机理、应用领域及测定方法；然后简单介绍了超支化聚合物和聚烯烃型聚氨酯；最后阐述了聚氨酯阻尼材料的研究现状。本文第二章首先以异佛尔酮二异

4、氰酸酯(IPDI)、二羟甲基丙酸(DMPA)、二乙醇胺(DEOA)、N，N．二甲基甲酰胺(DMF)为主要原料合成了端羟基超支化聚氨酯(HBPU)；再利用甲苯二异氰酸酯(TDI)、聚醚二元醇(N210)、二羟甲基丙酸(DMPA)等为原料，并以HBPU作交联剂，合成超支化水性聚氨酯乳液；再加入丙烯酸酯单体和引发剂，制得超支化聚氨酯／聚丙烯酸哺共聚乳液，通过热重分析(TGA)和动态力学分析(DMA)对其热行为和阻尼性能分别进行研究。热重分析及动态力学分析研究表明，采用两种交联剂合成的聚合物耐热性能相差不大，均具有良好的阻尼性能(阻尼因子t锄6约为0．75，t觚6>O．3的温度范围约为6

5、0℃)；水性聚氨酯／聚内烯酸哺乳液的制器及阻尼性能分析随着PA组份含量的增加，阻尼性能越好。本文第三章先用甲苯二异氰酸酯(TDI)、聚醚二元醇(N2lO)、二羟甲基丙酸(DMPA)为原料，合成部分封端的聚氨酯预聚体；加入自制的HBPU，与异氰酸酯基反应得到超支化聚氨酯预聚体(网络I)：再将乙烯基单体、引发剂和交联剂分散到网络I中，聚合得到超支化聚氨酯／聚丙烯酸酯乳胶互穿网络。利用粒径分析、透射电镜、拉伸测试、动态力学性能测试、热重分析等测试手段对其进行测试，研究了引发剂用量、原料配比、乙烯基单体含量、乙烯基单体交联剂用量等因素对阻尼性能及耐热性能的影响。所得的乳液具有互穿网络结构

6、且阻尼性能和耐热性能优良，可用于汽车工业、建筑工程等领域，具有广阔的应用前景。粒度分析仪和TEM结果显示，随着PA含量的增大，乳液粒径增大。胶膜的断裂伸长率随PA含量的增大而降低，IPN中PA和PU链段的相互缠绕降低了PU的微相分离程度结构的相分离程度，两组分问的相容性增大，导致断裂伸长率降低。本文第四章用端羟基聚丁二烯．丙烯腈共聚物(HTBN)、甲苯二异氰酸酯(TDI)、二羟甲基丙酸(DMPA)为原料合成一系列聚烯烃型聚氨酯。聚丙烯酸酯互穿网络聚合物乳液，讨论了HTBN含量对复合乳液热性能和阻尼性能的影响，并与端羟基聚丁二烯(HTPB)型乳液进行对比，分析其性能差异。利用粒径分

7、析、透射电镜、动态力学性能测试证明了互穿网络的存在且阻尼性能优良；通过热重分析可知所得的乳液耐热性能较好。关键词：聚氨酯；丙烯酸酯：超支化；互穿网络；阻尼性能Ab吼删Abstractne他searCh锄ddevelopmentofdampingmaterials锄dteclllloIogyhaVebe肌埘dely惦edinmefieldof硼tomobileindus缸y，cons加Jction，mech趾icalillduSn．ial，∞msp孔e，ships，锄ds0on，s