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《聚氨酯弹性体电致伸缩性能研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、聚氨酯工业2006年第21卷第3期POLYURETHANEINDUSTRY2006.Vo1.21No.318*聚氨酯弹性体电致伸缩性能研究*111*223黄伟生丛羽奇林保平吴建锋李建清冈本弘(1.东南大学化学化工系南京210096)(2.东南大学仪器科学系南京210096)(3.爱知工业大学应用化学系日本470-0393)摘要:以聚(己二酸-丁二醇-新戊二醇)酯二元醇、甲苯二异氰酸酯、1,4-丁二醇和三羟甲基丙烷为原料,经聚合得到了一系列聚氨酯弹性体。利用LCR阻抗分析仪研究了所得聚氨酯弹性体的介电性能。在1kHz频率下聚氨酯弹性体的相对介电常数为7左右,相对介
2、电常数随测试频率的增加而降低。采用数字散斑相关测量方法研究了聚氨酯弹性体在电场诱导下的应变电致伸缩响应之间的关系。结果表明,聚氨酯弹性体在外加高压电场的作用下,随着高压电源的开合,其应变也随之呈现出相应的收缩与回复,其电致伸缩系数随聚氨酯弹性体密度的增加及相对介电常数的减小而降低。关键词:聚氨酯弹性体;电致伸缩;介电常数;电致伸缩系数任何电介质在外电场E的作用下都会出现应及低廉的加工成本等优点,因此其在电致伸缩效应[3~7]力,应力的大小与E的2次方成线性关系,这种效的应用方面日益引起人们的关注。应被称为电致伸缩(electrostriction)效应,它是一种实验采用聚(己二酸
3、-丁二醇-新戊二醇)酯二元高阶的非线性耦合效应,这种应力将使电介质产生醇与甲苯二异氰酸酯为原料,以1,4-丁二醇为扩链相应的应变,称为电致伸缩应变。电致伸缩应变是剂和三羟甲基丙烷为交联剂,采用一步法合成了聚由电场中电介质的极化所引起的,发生在所有的电氨酯弹性体,研究了聚氨酯弹性体的电致伸缩性能介质中,电致伸缩效应的优点在于它的电场-应变关的影响。系非常稳定,不会随时间以及电场的反复循环而发[1]1实验部分生变化。由于电致伸缩材料的重复性好、响应快、驱动电压小、不易老化,温度稳定性以及经时稳1.1实验试剂定性优,因此电致伸缩材料常被应用于微小位移调1,4-丁二醇(BD),化学纯,上海
4、凌峰化学试剂制器,压力测量器件、连续可调激光器、双稳态光电有限公司,经减压蒸馏提纯后使用;三羟甲基丙烷[2]器件、能量转换器、传感器、驱动器等的制造。(TMP),化学纯,上海化学试剂公司,经四氯化碳二1994年首次发现,在外加高压电场作用下,聚次重结晶后使用;2,4-甲苯二异氰酸酯(TDI),化学氨酯弹性体能够产生非常大的电场诱导应变,并且纯,上海化学试剂公司,经减压蒸馏提纯后使用;新这一应变与外电场强度的2次方成正比。经研究后戊二醇(NPG),工业品,经甲苯2次重结晶后使用;发现,聚氨酯弹性体的电致伸缩效应是引起这一应己二酸(HA)、钛酸四正丁酯,均为化学纯,上海化变的最主要因素。近
5、10年以来,由于聚氨酯弹性体学试剂公司。相对于无机压电陶瓷和其他压电聚合物,具有的较1.2聚酯二元醇的合成低的声阻抗,优良的机械柔韧性,良好的加工性能以将己二酸(1.0mol)、1,4-丁二醇(0.6mol)和*通讯联系人林保平,教授;江苏省自然科学基金(基金编号:BK2003063)第3期黄伟生等聚氨酯弹性体电致伸缩性能研究19新戊二醇(0.6mol)加入到装有温度计、搅拌器、冷表1聚氨酯弹性体原料的摩尔配比凝管和氮气接口的四口烧瓶中,通氮气保护,油浴加聚氨酯弹性体TDI-PBNPA-BD-TMP(摩尔比)热。待所有反应物溶解(约120左右)后,加入钛PUE
6、-12.001.000.360.36PUE-22.001.000.280.42酸四正丁酯(0.004mol)作为催化剂,缓慢升温,在PUE-32.001.000.200.47120~220范围内反应10h左右。反应过程中,当PUE-42.001.000.120.52出水量超过理论值的60%时,体系抽真空,再反应1~3h,当酸值小于2.0mgKOH/g时结束反应。所聚氨酯弹性体的结构由全反射傅立叶变换红外得的聚酯多元醇(PBNPA)的羟值为56.3mgKOH/光谱仪测定,如图1所示。g,酸值为0.7mgKOH/g。1.3聚氨酯弹性体的制备采用一步法制备聚氨酯弹
7、性体。将计量的聚酯多元醇加入接有温度计、搅拌器和真空抽头的三口烧瓶中,搅拌升温至120左右,抽真空约1h,脱去体系中存在的微量水,将体系温度降至80左右后,加入定量的交联剂和扩链剂,搅拌均匀,再加入2,4-甲苯二异氰酸酯,充分搅拌后,将物料迅速倒入玻璃模具中,于烘箱中在120下固化10h,再缓慢1PUE-1;2PUE-3冷却至室温,制得样品厚度约为2mm,老化30天后图1聚氨酯弹性体红外光谱图进行性能测试。部分样品表面经离子溅射方式
