聚氨酯的结构与性能解析

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软段（Tg低于室温，较长）
主要影响弹性和低温性能， 对硬度、撕裂强度和模量也有重要作用；
硬段
主要对产品模量、硬度和撕裂强度影响大， 且决定该聚合物材料的最高使用温度。
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硬段氢键
存在着氨基甲酸酯、脲等高极性基团 能提供质子的仲氨基基团 能接受质子的羰基基团
脲酸酯环、聚酰亚胺环、噁唑烷酮环等） 实施交联 提高结晶度
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② 聚合工艺条件对弹性体耐热性影响
控制缩二脲与脲基甲酸酯的生成 预聚法和半预聚法就要好一些
③ 纳米粒子和填料复合对弹性体耐热性的影响
聚氨酯-蒙脱土 聚氨酯-纳米二氧化硅 碳酸钙、炭黑、石英石、碳纤维、玻璃纤维、尼龙、
固化树脂颗粒等填料
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注到模具中，最后加热固化成型。
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固化反应跟踪
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Βιβλιοθήκη Baidu ？
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EP的热分解温度似 乎应高于PU，作者 有可能使用了EP预
聚物做的TG
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2.2.2
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氨基有机硅合成
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2.2.5
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2.2.6
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在PUE 分子链上引入热稳定性好的杂环基团（如异氰脲酸 酯、噁唑烷酮、聚酰亚胺环等）能够显著提高PUE的耐热
性能与TDI-80反应得到改性异氰酸酯
软-硬段氢键
醚氧基 羰基
均能接受质子，与仲氨基形成氢键
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氢键的形成使硬段间彼此聚集，形成许多微区， 均匀地分散于软段基体中，成为一种不连续的微 相结构。
它们类似填料颗粒，对软段基质起到补强作用。
硬-软段间氢键的形成，使硬段不同程度地渗入软 段基质，降低其纯度，限制其活动性，显著提高 软段的T g，且随氢键化程度的提高而升高。
这些现象产生微相分离形态结构，决定着聚氨酯 材料的物理机械性能。
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通过微相分离形态结构研究，可有助于深入了解材料 结构与性能间的关系，有助于原材料选择、改性，有 助于新型助剂的开发以及配方设计和工艺条件的确定。
有效地掌握微相分离测试和表征方法，则有可能合理 利用或控制微相分离，以改进聚氨酯最终产品性能。
Tg越高，耐寒性越差；Tg越低，耐寒性越好； 因此，软段的柔性对耐寒性影响非常大；
但是，耐寒性的提高往往对应着力学性能的降低。
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2010.1
2.2.1
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制备过程
首先将自制的聚氨酯预聚体和环氧树脂按质量比为2:1 的比例混合。
加入固化剂，搅拌均匀。 再将磨料和稀土抛光剂按比例加入并充分搅拌均匀，浇
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2.2.7
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① 结构对聚氨酯弹性体耐热性的影响
伯醇最高，叔醇最低 聚酯型聚氨酯弹性体耐热性能优于聚醚型 1, 5-萘二异氰酸酯(NDI) – 刚性更强 刚性扩链剂 – 氢醌双羟乙基醚 有机硅改性对弹性体耐热性影响 在PU分子的主链上引入热稳定性好的杂环（如异氰
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①软硬段尺寸 ②微相分离程度 ③形成分子链间共价键和氢键的能力 ④链段中和区域结构中凝聚链段间形成范德华力
相互作用的趋势 ⑤所用异氰酸酯组分中芳香族环或脂环族环结构
的尺寸和对称性 ⑥分子链的连接程度 ⑦经受加工受热过程后链段的定向作用 ⑧结晶相的类型和含量
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2.1.1
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由于FPUE的硬段间的强氢键作用和偶极效应，使 得微区中部分链段排列有序形成微晶结构；
随着硬段含量的提高，Tg逐渐升高，FPUE的耐寒 性能逐渐降低，而耐热氧化性逐渐提高。
CF3
H2N
O
C
O
NH2
CF3
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2010-3-14
2.0 影响PU性能的因素综述 2.1 耐寒性能 2.2 耐热性能 2.3 耐水解性能 2.4 耐老化性能 2.5 耐光性能
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2.0.1 影响因素
基础原料组分的化学结构和物理特性 线性链的相对分子质量 聚合物的相结构 合成、加工方法与工艺条件
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水分散有机硅-聚氨酯嵌段共聚物的合成
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氨基有机硅能够改善PU热性能
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2.2.3
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WPSUR – 以氨基有 机硅为扩链剂制备
的水性聚氨酯
MMT – 蒙脱土
该曲线为TG的 微分曲线 （DTG)
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HDA – 己二胺
APDMS - N - β 氨乙基- γ - 氨丙 基甲基二甲氧基
硅烷
NS - 端氨烃基 聚二甲基硅氧烷
该曲线为TG的 微分曲线 （DTG)
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2.2.4
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蓖麻油是一种来源丰富，价格低廉的天然可再生资源，其 羟基官能度为2.7 左右，而且有生物可降解性，已经成为聚 氨酯工业中一种具有很强竞争力的天然原料，除了作为多 元醇成分广泛应用到聚氨酯弹性体材料中，也用于聚氨酯 涂料，其成膜的疏水性、柔软性、耐屈挠性和耐寒性良好。
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2.1.2
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微相分离研究表明：随着软段含量的提高，聚氨酯
涂膜的微相分离程提高，软段的玻璃化温度下降， 有利于提高涂膜的耐寒性能。
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聚合物的耐寒性能优劣实际上反映了其分子链在 低温下的运动能力；
由于链段运动是最重要的分子运动形式，因此， 与之对应的玻璃化转变温度（Tg）的高低就反映 了耐寒性能的好坏；