对苯二异氰酸酯型聚氨酯弹性体的合成及性能研究
聚氨酯弹性体的合成及性能研究
聚氨酯弹性体的合成及性能研究1. 引言聚氨酯弹性体是一种重要的高分子材料，具有优异的弹性、耐磨、耐腐蚀、耐老化等优异性能，在汽车、建筑、航空等领域得到广泛应用。
本文将对聚氨酯弹性体的合成及性能进行详细探讨。
2. 聚氨酯弹性体的合成聚氨酯弹性体的合成过程包括聚氨酯前体的合成、分散剂的添加、发泡、固化等步骤。
其中，聚氨酯前体的合成是整个合成过程的关键。
聚氨酯前体一般由异氰酸酯和多元醇通过缩合反应合成。
异氰酸酯分子中含有两个异氰基（-N=C=O），多元醇分子中含有两个或多个羟基（-OH），两者反应后形成聚氨酯链。
在聚氨酯前体的合成过程中，还需加入催化剂和助剂等辅助材料，以促进缩合反应和调节聚氨酯的性能。
例如，加入有机锡催化剂可以促进异氰酸酯和多元醇的缩合反应。
3. 聚氨酯弹性体的性能聚氨酯弹性体具有优异的力学性能和耐久性能，因此在汽车、建筑、航空等领域广泛应用。
3.1 力学性能聚氨酯弹性体具有优异的弹性和回复性能，能够承受大的变形和冲击负载而不破坏。
另外，聚氨酯弹性体还具有高强度、高韧性和耐磨性等优异性能。
3.2 耐久性能聚氨酯弹性体不易老化、不易变形、不易腐蚀，能够在恶劣环境下长期稳定运行。
另外，聚氨酯弹性体还具有耐油、耐水、耐化学品等优异性能。
4. 影响聚氨酯弹性体性能的因素聚氨酯弹性体的性能受多种因素的影响，包括聚氨酯前体的成分比例、催化剂的种类和用量、发泡过程中的温度、压力等。
4.1 聚氨酯前体成分比例聚氨酯前体的成分比例直接影响聚氨酯弹性体的性能。
如果多元醇的含量较高，则聚氨酯弹性体的弹性较好；如果异氰酸酯的含量较高，则聚氨酯弹性体的硬度较高。
4.2 催化剂种类和用量催化剂可以促进聚氨酯前体的缩合反应，催化剂种类和用量对聚氨酯弹性体的性能影响较大。
例如，有机锡催化剂可以促进缩合反应，但如果用量过大，会导致聚氨酯弹性体的耐久性能降低。
4.3 发泡过程中的温度、压力发泡过程中的温度和压力也对聚氨酯弹性体的性能影响较大。
对苯二异氰酸酯的合成进展
#研究报告#对苯二异氰酸酯的合成进展*X赵 博1 丛津生1 胡兴平2(1.河北工业大学绿色化工与高效节能河北省重点实验室 天津300130)(2.天津爱尼机电有限公司 300457)摘 要:由对苯二异氰酸酯(PPDI)合成的聚氨酯弹性体相分离度极好,性能优异,有良好的应用前景。
介绍了PPDI 基弹性体的性能;重点论述了PPDI 的合成进展及存在的问题,指出了开发清洁高效的PPDI 合成新工艺的重要性。
关键词:对苯二异氰酸酯;聚氨酯弹性体;合成;光气法;非光气法 聚氨酯弹性体以其强度高、韧性好、耐磨、耐油等优良性能,已广泛用于社会生活的各个领域,高性能产品的开发和应用成为其继续发展的关键。
影响聚氨酯性能的重要的结构因素是硬段中的二异氰酸酯,其刚性、规整性、对称性越好,弹性体的内聚能越大,相分离就越高,性能就越好[1]。
对苯二异氰酸酯(PPDI)分子结构高度对称,与二元醇或二元胺扩链剂反应可生成致密的硬段,具有较高的内聚能,因而有很好的相分离,性能尤为突出[1~5]。
对苯二异氰酸酯为白色片状结晶体,分子式为C 6H 4(NCO)2,相对分子质量为160.1,NC O 质量分数为52.5%。
PPDI 反应活性高,易自聚,在氮封下可贮存4个月;其预聚体稳定,70e 下7d 后粘度基本不变[1,2]。
1913年Pyman 首次合成了PPDI [4],20世纪50年代制出了PPDI 基热塑性弹性体(TPU),80年代日本聚氨酯公司开展了PPDI 在浇注型弹性体(CPU)、TPU 中的应用研究。
现在杜邦公司已工业化生产PPDI 及其预聚体,Uniroyal 公司用于CPU 的PPDI 基预聚体也已商品化。
而国内有关PPDI 及其弹性体生产和应用的报道很少。
作者简要介绍了PPDI 基弹性体的性能,重点论述了PPDI 的合成进展。
1 PPDI 基弹性体的性能PPDI 基弹性体可采用普通聚氨酯的加工工艺来制造[2,4]:在氮气保护下,将固体PPDI 加到70~80e 的液体多元醇中,在低于90e 的温度下剧烈搅拌,反应2h 得预聚体,在80~90e 排气后加入扩链剂,然后注入120e 的模具中保温1h,脱模,于100e 固化16h,得弹性体制品。
聚氨酯预聚体技术及其应用
聚氨酯预聚体技术及其应用摘要:对聚氨酯预聚体的制备技术及其在胶粘剂、涂料、弹性体、软硬泡、纤维等方面的应用作了综述,并对与预聚体技术有关的聚氨酯研究、开发和生产技术进展作了简要介绍。
关键词: 聚氨酯预聚体胶粘剂弹性体泡沫塑料聚氨酯是由多异氰酸酯和聚醚或聚酯多元醇在一定条件下反应所形成的高分子聚合物。
聚氨酯的预聚体,简单地说是多异氰酸酯和多元醇控制一定比例反应而得的可反应性半成品。
由于多异氰酸酯和多元醇种类繁多,反应配比各异,故可制成各种规格的预聚体。
聚氨酯预聚体广泛地应用于聚氨酯胶粘剂、涂料、弹性体、泡沫和纤维等诸多领域。
因此,预聚体技术在聚氨酯制品的研究和开发方面占有重要地位[1]。
但是目前这方面的论述并不多。
按照末端基团的反应特性,聚氨酯预聚体可分为:端异氰酸酯基预聚体、端羟基预聚体、含封闭基团预聚体,以及含其它基团如端硅烷基、端丙烯酸烷酯的聚氨酯预聚体。
带有ＮＣＯ端基的预聚体有时被称为改性多异氰酸酯,具有较高的反应特性,易受水分等的影响,贮存期较短;带有ＯＨ端基的预聚体反应活性一般,贮存期较长,通常作胶粘剂主剂用途的端ＯＨ预聚体粘度较大。
采用含活性氢的封闭剂与ＮＣＯ基团反应,保护预聚体中的游离ＮＣＯ基团,即制得封闭型聚氨酯预聚体。
该种预聚体配制成的涂料或胶粘剂在施工后受热解封,重新产生ＮＣＯ基团,后者参与交联反应而使体系固化。
下面将就聚氨酯预聚体的制备技术及其在一些领域的应用做简单的介绍,希望抛砖引玉,引起行业上对这个领域的重视。
1预聚体的合成方法最常用的聚氨酯预聚体是端ＮＣＯ聚氨酯预聚体。
端ＮＣＯ基的预聚体制备的一般方法是:先脱除低聚物多元醇(聚醚多元醇或聚酯多元醇等)所含的少量水分,然后在氮气的氛围下,边搅拌边将低聚物多元醇滴加到过量的多异氰酸酯中,并及时移走反应产生的热量,使反应温度控制在一定限度以内。
有时根据反应的需要,可添加适当溶剂以调节体系的粘度,添加催化剂以控制预聚反应的速度。
聚酯型热塑性聚氨酯弹性体耐湿热性能的研究
２．１ 添加 ＰＣＤ对 聚 酯酸值 的 影响 采用 为 １０００的 ＰＢＡ，加 入 聚 酯二 醇 总 质量
分数 的 １％的抗水解 剂 ＰＣＤ，分 别 在 ８０℃ 和 １２０℃ 的 温度下 搅 拌 ，每 隔 １ ｈ取 样 测试 酸值 。加 入 ＰＣＤ 后 ，温度对 聚 酯酸值 的影 响见 图 １。
酸值 ：聚 酯 二 醇 加 入 抗 水 解 剂 ＰＣＤ，在 特 定 温 度下 搅 拌 均 匀 ，每 隔 １ ｈ取 样 ，按 照 ＨＧ／Ｔ ２７０８— １９９５的方 法测 试 。
拉伸 强度 ：采 用 ＧＢ／Ｔ ５２８－２００９的方 法测试 。 耐湿 热 性 能 ：ＴＰＵ样 块 置 于相 对 湿 度 为 ９０％、 温度 为 ８Ｏ℃ 的恒 温恒湿 箱 中 ，在不 同时间周 期测 试
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（２．青 岛科技 大学化 工 学院 山东青 岛 ２６６０４２）
摘 要 ：以聚 酯二 醇 、二 苯基 甲烷 二异 氰 酸 酯和 １，４一丁 二 醇 为原 料 合成 了热 塑 性 聚氨 酯 （ＴＰＵ）弹 性体 ，研 究 了抗 水解助 剂 聚碳化 二 亚胺 （ＰＣＤ）对 ＴＰＵ耐 湿热 性 能 的 影响 。 结果 表 明 ，ＰＣＤ 的加入 可 以 降低 聚 酯 多元 醇的初 始 酸值 ，从 而抑制 酸加 剧 水 解 的作 用 。随 着 ＰＣＤ 用量 的增 加 ，ＴＰＵ的 耐 湿热 性 能增 强 。ＰＣＤ使 得 低硬 度 的 ＴＰＵ 以及 高分子 量 聚酯二 醇制备 的 聚 酯型 ＴＰＵ耐 湿 热性 能 有 更显 著 的改善 ，当添加 质 量分数 为 １．２％的 ＰＣＤ 时 ，ＴＰＵ可获 得 最佳 的综合 性 能。 关键 词 ：热 塑性 聚氨 酯 ；耐 湿热性 能 ；抗 水 解剂 ；聚碳 化二 亚胺 中 图分类 号 ：ＴＱ ３２３．８ 文献 标识 码 ：Ａ 文章 编 号 ：１００５—１９０２（２０１８）０１—０００５—０３
聚氨酯微孔弹性体材料的制备与性能
聚氨酯微孔弹性体材料的制备与性能郑晖;姜凌;王黎明;宋红光;郭济伟【期刊名称】《聚氨酯工业》【年(卷),期】2017(32)6【摘要】Polyurethane microcellular elastomers were prepared by the method of quasi?prepolymerization and prepolymer based on the PTMG1000, MDI, liquefied MDI (100L), trimethylolpropane (TMP), ethylene glycol ( EG) , catalyst A33 and water. The effects of the isocyanate ratio, NCO content, EG/TMP ratio and water content on the properties of the material were investigated. The results showed that the increase of 100L, TMP content or the NCO content could improve the mechanical strength and the amount of foaming agent, and the performance of the material was obviously decreased.%以聚四氢呋喃二醇PTMG1000、MDI、液化MDI(100L)、三羟甲基丙烷(TMP)、乙二醇(EG)、催化剂A33和水等为原料采用半预聚法合成了聚氨酯微孔弹性体材料,考察了不同异氰酸酯配比、NCO含量、扩链剂/交联剂配比及水用量对材料性能的影响.结果表明,适当地提高材料中100L、TMP含量或提高NCO基的含量均可提高材料力学强度;水用量增加,材料各项性能有所降低.【总页数】3页(P16-18)【作者】郑晖;姜凌;王黎明;宋红光;郭济伟【作者单位】中车青岛四方车辆研究所有限公司山东青岛266031;中车青岛四方车辆研究所有限公司山东青岛266031;中车青岛四方车辆研究所有限公司山东青岛266031;中车青岛四方车辆研究所有限公司山东青岛266031;中车青岛四方车辆研究所有限公司山东青岛266031【正文语种】中文【中图分类】TQ323.8【相关文献】1.聚氨酯微孔膜的制备及其性能 [J], 贺贝贝;解一军2.PPG型微孔聚氨酯弹性体抛光材料的制备及性能研究 [J], 徐志成;李万捷;曹永春3.抛光片用微孔聚氨酯弹性体的制备及性能表征∗ [J], 张消军;李万捷;曹永春4.微孔聚醚型聚氨酯弹性体的制备与力学性能研究 [J], 刘超奇; 刘凉冰; 晏苗; 王博5.热塑性聚氨酯/马来酸酐接枝聚丙烯微孔发泡材料的制备与力学性能 [J], 蓝滨;李鹏支;龚鹏剑;杨其因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
高硬度透明聚氨酯弹性体的合成与性能研究
高硬度透明聚氨酯弹性体的合成与性能研究甄建军;李英建;翟文;王小伟;何金迎;陈青香【摘要】The high hardness and transparent polyurethane elastomers were synthesized with poly-1,4-butylene adipate glycol that the molecular weight is 600,and the 4,4-dicyclohexyl methane diiso-cyanate,and trimethylolpropane,and low colours 4,4′-methylene bis (2-chloroaniline).The results showed that the tensilestrength,elongation,transmittance,shock resistance of the high hardness and transparent polyurethane elastomers are excellent.%采用相分子质量为600的聚己二酸-1,4-丁二醇酯二元醇(PBA)、4,4-二环己基甲烷二异氰酸酯(H12 MDI)、三羟甲基丙烷(TMP)和脱色3,3′-二氯-4,4′-二氨基二苯甲烷合成了高硬度透明聚氨酯弹性体.结果表明,本研究合成的高硬度透明聚氨酯弹性体拉伸强度高、伸长率大、透光率高、抗冲击性能好.【期刊名称】《弹性体》【年(卷),期】2017(027)003【总页数】4页(P29-32)【关键词】高硬度;聚氨酯弹性体;光学性能;冲击性能【作者】甄建军;李英建;翟文;王小伟;何金迎;陈青香【作者单位】中国兵器工业集团第五三研究所,山东济南 250031;中国兵器工业集团第五三研究所,山东济南 250031;中国兵器工业集团第五三研究所,山东济南250031;中国兵器工业集团第五三研究所,山东济南 250031;中国兵器工业集团第五三研究所,山东济南 250031;中国兵器工业集团第五三研究所,山东济南250031【正文语种】中文【中图分类】TQ334.1光学透明高分子是一种应用非常广泛的材料，最常见的有聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯和聚碳酸酯，它们被称为三大透明塑料，但各有不足，聚甲基丙烯酸甲酯是光学性能最好的高分子材料，但其力学性能一般，抗冲击性能差[1-2]，吸湿性高；聚苯乙烯抗冲击性能差，低温脆性明显，耐候性差；聚碳酸酯光学性能好，但其硬度低，耐磨性、耐老化性能差。
研究新型聚氨酯弹性体的合成和应用
研究新型聚氨酯弹性体的合成和应用近年来，随着人们对材料性能要求的不断提高，新型聚氨酯弹性体作为一种新型高性能材料，逐渐引起了广泛的研究和应用。
本文将就新型聚氨酯弹性体的合成和应用方面进行深入探讨。
一、聚氨酯弹性体的合成聚氨酯弹性体的合成大致可以分为以下两种方法：1、溶液聚合法溶液聚合法是将异佛尔酮类异氰酸酯（IPDI）与丙二醇（BD）反应，形成预聚物。
接着，用聚醚双酯醇（PTMG）加入体系，进一步进行聚合反应。
聚合过程中，需要考虑各种条件，如反应时间、反应温度、催化剂种类及用量等。
2、熔融聚合法熔融聚合法是将预聚物与交联剂混合在一起，将混合物在高温下熔融混合，然后在模具中进行固化，形成聚氨酯弹性体。
这种方法具有反应速度快、合成效率高的优点。
二、聚氨酯弹性体的应用新型聚氨酯弹性体具有弹性好、形变大、回弹力强、耐磨性好等特点，因此广泛应用于各种领域。
1、橡胶方面新型聚氨酯弹性体在橡胶领域中应用广泛，如汽车轮胎、电梯滑轮等方面。
其优良的耐磨性和强韧性，使其成为替代传统橡胶材料的最佳选择。
2、建筑材料方面新型聚氨酯弹性体可以作为建筑材料中的填缝材料或减震材料。
其具有优良的抗压性和耐用性，在建筑结构中可以提供更好的保护和支撑作用。
3、医疗保健方面聚氨酯弹性体在医疗保健领域中也有广泛应用，如人造心脏瓣膜、人工肢体等方面。
其材质柔软、具有良好的生物相容性，可以更好地适应人体需要。
4、家电制造方面新型聚氨酯弹性体在家电制造领域中应用也越来越广泛。
如电风扇、吸尘器、除湿机等电器产品中，聚氨酯弹性体可以作为减震垫等零部件，起到更好的减震噪音作用。
总之，新型聚氨酯弹性体具有很大的市场前景，其合成方法和应用领域也在不断地得到改善和拓宽。
在未来，我们相信新型聚氨酯弹性体一定会在更多的领域中得到广泛的应用。
MDI-50型聚氨酯弹性体材料合成及性能研究
MDI-50型聚氨酯弹性体材料合成及性能研究
李万捷;林殷雷
【期刊名称】《材料工程》
【年(卷),期】2012(000)002
【摘要】利用MDI-50、聚醚多元醇和3,3’-二氯-4,4’--二氨基-二苯基甲烷(MOCA)扩链剂制备了MDI-50型聚氨酯弹性体,研究了游离异氰酸酯基质量含量、聚醚多元醇相对分子质量对MDI-50聚氨酯弹性体力学性能的影响,采用示差扫描
量热分析(DSC)、热重分析(TG)、红外光谱(FTIR)及力学性能等测试方法对MDI-
50型聚氨酯弹性体的结构及性能进行了表征和分析,并与TDI-80型聚氨酯弹性体
相比较.结果表明:MDI-50型聚氨酯弹性体的综合性能明显优于TDI-80型.MDI-50型弹性体的硬度、撕裂强度和抗拉强度都随预聚体游离-NCO质量含量的提高而增大,随聚醚多元醇软链段相对分子质量增大而减小,而断裂伸长率相反.
【总页数】4页(P55-57,62)
【作者】李万捷;林殷雷
【作者单位】太原理工大学化学化工学院,太原030024;太原理工大学化学化工学院,太原030024
【正文语种】中文
【中图分类】TQ323.8
【相关文献】
1.高性能浇注型聚氨酯弹性体的动态性能研究 [J], 赵雨花;贾林才;宜茂青;王心葵
2.HTBN型聚氨酯弹性体的热性能和动态力学性能研究 [J], 谭宝华;陶海涛;刘喜军
3.聚醚型与聚酯型聚氨酯弹性体的性能研究 [J], 张敏;夏青;王昊;张宝峰;李猛
4.高性能浇注型聚氨酯弹性体的动态性能研究 [J], 赵雨花;贾林才;亢茂青;王心葵
5.不同异氰酸酯型聚氨酯弹性体的耐热老化性能与动态力学性能研究 [J], 张志毅;牛慧军;崔言云
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热塑性弹性体研究进展
综述CHINA SYNTHETIC RESIN AND PLASTICS合 成 树 脂 及 塑 料 ， 2023， 40（5）： 76热塑性弹性体（TPE）是一类兼具橡胶弹性和塑料塑性的高分子材料，被称为继天然橡胶、合成橡胶之后的“第三代橡胶”［1］。
TPE不需要硫化、成型加工简单，具有耐老化、弹性高、可加工性好、可循环利用、分子结构可设计、生产成本低等优点，广泛应用于涂料、黏合剂、本征型抗静电助剂、汽车零部件、运动器材和航天航空等领域［2］。
与合成橡胶相比，TPE工艺流程缩短了1/4，节约能耗25%～40%，生产效率提高了10～20倍。
本文介绍了TPE的基本结构与发展历程，并对几种典型TPE的结构、合成方法和发展历程等进行了综述，最后，对TPE的发展前景进行了展望。
1 TPE的基本结构、特点和发展历程TPE是由化学性质不同的塑料段（硬段）和橡DOI：10.19825/j.issn.1002-1396.2023.05.15 *胶段（软段）组成的嵌段共聚物。
其中，硬段间的作用力凝聚成微区（如玻璃化微区或结晶微区），形成分子间的物理交联，在常温条件下具有约束大分子和补强的作用；软段则是自由旋转能力较大的高弹性链段，赋予弹性体材料优异的弹性行为。
由于软段和硬段的分子结构不同、所含基团的极性不同，在热力学上出现不相容的现象，形成一种“海岛”型微观聚集态结构［3］。
此外，TPE硬段间形成的物理交联点具有热可逆性，即在高温条件下丧失对大分子的约束能力，使材料呈现塑热塑性弹性体研究进展文敬滨1，龚光碧1*，冯裕智1，李福崇1，赵志超1，刘 鹏2（1. 中国石油天然气股份有限公司兰州化工研究中心，甘肃 兰州 730060；2. 兰州大学 化学化工学院，甘肃 兰州 730060）摘要：综述了热塑性弹性体的基本结构、种类和发展历程；对热塑性聚氨酯弹性体、苯乙烯类热塑性弹性体、热塑性聚酯弹性体、热塑性聚烯烃弹性体和热塑性聚酰胺弹性体等几种典型弹性体的基本结构与特点、发展历程及合成方法等进行了介绍；最后，对热塑性弹性体在高性能、功能化和高附加值方面的开发及其对产业化的支持与发展进行了展望。
DOP对聚氨酯弹性体性能影响研究
DOP对聚氨酯弹性体性能影响研究
张坚强;许双喜;曹彦海;冯兴卓;朱军;杨凯霖
【期刊名称】《特种橡胶制品》
【年(卷),期】2024(45)3
【摘要】邻苯二甲酸二辛酯(DOP)与聚四氢呋喃醚二醇(PTMG)和2,4-甲苯二异氰酸酯(TDI)合成的预聚体按照质量比0、10%、15%、20%的比例进行互混,以3,3′-二氯-4,4′-二氨基二苯基甲烷(MOCA)作为扩链剂,分别制备PU-0、PU-10、PU-15、PU-20聚氨酯弹性体,并对其硬度、拉伸强度、撕裂强度、耐磨性能、动态性能等进行了研究。
结果表明,随着DOP用量的增多,材料的玻璃化转变温度(T g)降低,阻尼因子(tanδ)出现轻微增大,硬度、拉伸强度、撕裂强度、耐磨性能逐步降低,拉断伸长率、压缩永久变形增加;DOP对材料的热老化无明显的促进或抑制作用。
【总页数】3页(P18-20)
【作者】张坚强;许双喜;曹彦海;冯兴卓;朱军;杨凯霖
【作者单位】株洲时代新材料科技股份有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TQ334.1
【相关文献】
1.软段对聚氨酯弹性体耐介质及力学性能影响的研究
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4.快固型
亲水性聚氨酯弹性体的性能影响因素研究5.微孔聚氨酯弹性体力学性能的影响因素研究
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聚氨酯弹性体研究进展
聚氨酯弹性体研究进展摘要：聚氨酯弹性体(PUE)又称聚氨基甲酸酯弹性体或聚氨酯橡胶，简称PUE，是一种大分子主链中含有重复氨酯基的嵌段共聚物。
作为一种综合性能优异的聚氨酯(PU)制品，聚氨酯弹性体已被广泛应用于人们生产和生活的方方面面。
本文介绍了聚氨酯弹性体的特点、结构与性能的关系、合成方法及其在一些重要领域的应用，并对其未来发展趋势进行了展望。
关键词：PUE；结构；性能；应用1 聚氨酯弹性体概述PUE由软段和硬段交替排列嵌段而成，软段由低聚物多元醇构成，硬段一般是由异氰酸酯和小分子扩链剂构成。
根据软段结构的不同可将PUE分为聚酯型、聚醚型及聚碳酸酯多元醇型等，根据硬段类型的不同可分为脂肪族及芳香族PUE，根据合成方法的不同可分为混炼型PUE(MPU)、浇注型PUE(CPU)和热塑型PUE(TPU)，除此之外还有水性PUE、离子型PUE和微孔PUE等。
PUE性能介于橡胶和塑料之间，是一种综合性能优异的高分子材料，优点如下：（1）耐磨性优良。
在水、油等润湿条件下，其耐磨性通常是一般橡胶的数倍至数十倍[1]。
（2）性能范围宽。
因原料及配方类型多样，制品的性能也各不相同。
（3）强度高。
其拉断强度通常为天然橡胶和合成橡胶的两至三倍，且撕裂强度高于普通橡胶。
（4）耐低温性优越。
在-45 ℃下，其压缩耐寒系数约在0.1和0.5之间。
（5）耐油耐候性优异。
耐油性能优于丁腈橡胶，耐气候老化性能优于天然橡胶。
但PUE在某些方面较为薄弱，如：（1）内生热大。
耐热性尤其是耐湿热性有待提高。
（2）化学稳定性较差。
PUE在强极性溶剂或强酸碱介质中不稳定。
（3）PUE制品较为昂贵【1】。
2 聚氨酯弹性体结构与性能的关系2.1 微相分离结构PUE的硬段间存在较强的引力，易聚集而形成微区。
PUE的微相分离结构是指硬段微区均匀分布在软段相中所形成的结构。
PUE存在这种结构，主要原因是软段和硬段的不相容。
软硬段的微相分离程度会对PUE性能产生影响，适度的微相分离可改善其性能。
免充气轮胎用聚氨酯弹性体的合成及性能
第３８卷 第２期 ２０２３年６月 西 南 科 技 大 学 学 报 ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｏｕｔｈｗｅｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｖｏｌ．３８Ｎｏ．２ Ｊｕｎｅ２０２３ＤＯＩ：１０．２００３６／ｊ．ｃｎｋｉ．１６７１ ８７５５．２０２３．０２．００４收稿日期：２０２２－０７－０６；修回日期：２０２２－１０－１２基金项目：四川省科技厅项目（２０２１ＹＦＧ００９３）；四川省重大科技成果转化示范项目（２０１８ＣＣ００２４）作者简介：第一作者，唐书通（１９９８—），男，硕士研究生，Ｅ ｍａｉｌ：１１５８５３９９９１＠ｑｑ．ｃｏｍ；通信作者，刘海东（１９８５—），男，副教授，研究方向为材料加工，Ｅ ｍａｉｌ：ｌｉｕｈａｉｄｏｎｇ＠ｓｗｕｓｔ．ｅｄｕ．ｃｎ；通信作者，陈大德（１９６３—），男，高级工程师，研究方向为免充气轮胎结构设计，Ｅ ｍａｉｌ：１８１４５５１９８８＠ｑｑ．ｃｏｍ免充气轮胎用聚氨酯弹性体的合成及性能唐书通１ 熊恒森１ 余前孙２ 刘海东１ 陈大德２（１．西南科技大学制造过程与测试技术教育部重点实验室 四川绵阳 ６２１０１０；２．深圳市道瑞轮胎有限公司 广东深圳 ５１８１００）摘要：以聚己内酯（ＰＣＬ）为软段，二苯基甲烷二异氰酸酯（ＭＤＩ－１００）和１，４－丁二醇（ＢＤＯ）为硬段，通过分子结构设计制备具有优良动态力学性能和低温性能的浇注型聚氨酯弹性体，并将聚氨酯弹性体用于制备免充气轮胎。
研究了预聚体ＮＣＯ（异氰酸酯基）质量分数和软段分子量对弹性体动态力学性能和低温性能的影响。
结果表明：当预聚体ＮＣＯ质量分数为６．０％，分子量１０００和２０００的ＰＣＬ质量比为１５∶１０时，合成的聚氨酯弹性体综合性能最佳，此弹性体的玻璃化转变温度为－１３．２５℃，常温下硬度为８５．０Ａ，拉伸强度为４９．２１±２．３９ＭＰａ，断裂伸长率为（６７９．２６±１７．１６）％，循环拉伸弹力恢复率为８９．９６％；动态力学分析结果显示此弹性体的储能模量为１７．５ＭＰａ，损耗因子ｔａｎδ仅为０．１６７（２５℃）。
PTMG／TDI型聚氨酯弹性体的制备及力学性能研究
电子 万 能试 验 机 ， Ｃ ＭＴ ６ ５ ０ ３型 ， 深 圳 市 新 三 思 量 技 术有 限公 司 ； 橡 胶 硬度 计 ， Ｘ Ｓ ． １型 ， 营 口市 塑 料
仪器厂。 １ ． ２ 聚氨 酯弹 性体 的合成 １ ． ２ ． １ 预 聚体 的制 备
（ Ｍ Ｏ Ｃ Ａ ） 和３ ， ５ ． 二 甲硫基甲苯二胺（ Ｅ － ３ ０ ０ ） 等作为扩 链 剂 。Ｐ Ｔ Ｍ Ｇ型 Ｐ Ｕ Ｅ已有 文献报道 ｊ ， 但 通过 改变 软段相对分子质量制备 Ｐ Ｔ Ｍ Ｇ ／ Ｔ Ｄ Ｉ 型聚氨酯弹性体 ， 对其力学性能进行研究还未见报道。 本 实 验 主要采 用 Ｐ Ｔ ＭＧ、 Ｔ Ｄ Ｉ 和胺 类 扩链剂 为 原 料合成一系列浇注型聚氨酯弹性体 ， 通过改变 Ｎ Ｃ Ｏ 含量 、 Ｐ Ｔ ＭＧ的 相对分 子 质量 、 扩 链 剂 种类 以及 扩链 系数 ， 对所制备材料力学性能进行研究 。
高； 在 其 它条件 相 同时 ， 扩链 剂 Ｅ 一 ３ ０ ０与 Ｍ Ｏ Ｃ Ａ相 比 ， 综合 力 学性 能较好 。 关 键词 ：聚氨 酯弹性体 ； Ｐ Ｔ ＭＧ； Ｔ Ｄ Ｉ ； 扩链剂； 力 学性 能
中图分 类 号 ：Ｔ Ｑ ３ ３ ３ ． ９ ５ 文献 标识 码 ： Ａ 文章 编 号 ：１ ０ ０ ５—１ ９ ０ ２ （ ２ ０ １ ３ ） ０ １ — ０ ０ ２ ９— ０ ４
烷（ ＭＯ Ｃ Ａ） 或３ ， ５ － 二 甲硫基 甲苯二胺 （ Ｅ 一 ３ ０ ０ ） 为主要 原料 ， 采 用预 聚体 法合 成 浇注型 聚氨 酯弹性 体 （ Ｐ Ｕ Ｅ） 。分析 了预 聚体 Ｎ Ｃ Ｏ基 含 量 、 Ｐ Ｔ ＭＧ软段 相 对 分子 质 量 、 两种 扩链 剂 以及 扩 链 系数 对 Ｐ Ｕ Ｅ
高性能浇注型聚氨酯弹性体的耐热性能
实验合成橡胶工业,2008-05-15,31(3):187~190CH I NA SYNT H ET I C R UBBER I ND USTRY高性能浇注型聚氨酯弹性体的耐热性能赵雨花1,贾林才2,亢茂青1,王心葵1(1.中国科学院山西煤炭化学研究所,山西太原030001;21山西省化工研究院,山西太原030021)摘要:用不同结构的多元醇和二异氰酸酯合成了一系列浇注型聚氨酯弹性体(PU),研究了PU的物理机械性能、耐热性和动态力学性能。
结果表明,当二异氰酸酯选为对苯二异氰酸酯(PPD I)、扩链剂为1,4-丁二醇(BD)时,不同结构的多元醇制备PU的耐热性从优到劣依次为聚己内酯二醇体系,聚己二酸1,4-丁二醇酯体系,聚碳酸酯二醇(PCD)体系,聚四亚甲基醚二醇体系;当多元醇选取PCD、扩链剂为BD时,不同结构的二异氰酸酯制备PU的耐热性从优到劣依次为1,5-萘二异氰酸酯(ND I)体系,对苯二异氰酸酯(PPD I)体系,3,3c-二甲基联苯-4,4c-二异氰酸酯(TOD I)体系,4,4c-二苯基甲烷二异氰酸酯(MD I)体系;TOD I、ND I制备PU的动态力学性能优于PPD I和MD I制备的P U。
关键词:多元醇;二异氰酸酯;聚氨酯弹性体;物理机械性能;耐热性;动态力学性能中图分类号:TQ32318文献标识码:A文章编号:1000-1255(2008)03-0187-04聚氨酯弹性体(PU)是由低聚物多元醇、多异氰酸酯和扩链剂加成聚合,分子中含有多个氨基甲酸酯的高聚物。
由于P U大分子链上含有大量极性基团(如酯基、醚基、氨基甲酸酯基、脲基、缩二脲基及脲基甲酸酯基等)而具有很强的分子间作用力和氢键,从而赋予弹性体许多优良的性能,其最大特点是硬度可调范围宽而富有弹性,耐磨性卓越,有良好的机械强度、耐油、耐撕裂、耐化学腐蚀等优异性能。
但这种分子间强的相互作用力使PU在动态下的内生热严重。
在使用温度较高的情况下,其外形尺寸将发生改变,且硬度、强度和模量性能均下降,从而失去了应用价值。
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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/Adobe Acrobat 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=2000,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/kN m-1107110114回弹性/%664962屈挠/万次>36>10>28注:1#为PPDI(BDO)2PTMG,2#为PPDI(BDO)2(JW224),3#为PPDI(BDO)2PCL.由表1可以看出,在硬段组成相同的情况下,除JW224的硬度偏低外,拉伸强度,撕裂强度均是PCL>JW224>PTMG,而伸长率则相反PTMG>JW224>PCL,回弹性PTMG>PCL>JW224.综合物理性能来看,由这3种聚醚组成软段制成的材料各有优点,可适用于制备不同规格及用途的轮胎.2.1.2 不同低聚物多元醇对动态性能的影响动态力学热分析作为力学试验方法之一,可获得材料的动态贮能模量,损耗模量和损耗正切角;前者反映材料的刚度,后两者反映材料的阻尼特性[2].不同种类低聚物多元醇(Mn均为2000)对弹性体动态性能的影响见图1和图2.其中图1第1条曲线为MDI(HQEE)/PTMG弹性体贮能模量(LOGE′)随温度的变化曲线,第2条至第5条曲线分别为PPDI(HQEE)/JW224,PPDI(HQEE)/CM22183,PPDI(HQEE)/PTMG和PPDI(HQEE)/PCL的贮能模量(LOGE′)随温度的变化曲线.图2是损耗正切角tanδ随温度变化的曲线.图2中,第1条曲线是MDI2HQEE为硬段,PTMG为软段的弹性体tanδ随温度变化的曲线,第2至第5条曲线指硬段为PPDI2HQEE,低聚物多元醇分别为JW224,CM2 2183,PTMG和PCL弹性体tanδ随温度变化曲线. 1—MDI(HQEE)/PTMG;2—PPDI(HQEE)/JW224;3—PPDI(HQEE)/CM22183;4—PPDI(HQEE)/PTMG; 5—PPDI(HQEE)/PCL图1 LOG(E')与温度的关系1—MDI(HQEE)/PTMG;2—PPDI(HQEE)/CM22183; 3—PPDI(HQEE)/JW224;4—PPDI(HQEE)/PCL; 5—PPDI(HQEE)/PTMG图2 tanδ与温度的关系由图1可看出,在扩链剂相同的情况下,曲线2,3,4的平坦区较为平坦,即在25～160℃区间内贮能模量基本保持恒定;而曲线5则对温度稍敏感;曲线1的贮能模量最低.由图1还可以看出,从室温至160℃左右是橡胶态的平坦区,超过160℃后,弹性体的贮能模量急剧下降,材料失去使用价值.在160℃附近出现一个拐点,这拐点温度在一定程度上代表PUE的耐热性能.PPDI2PTMG的拐点温度是163.3℃,而MDI2PTMG则是143.2℃,说明PPDI的动态性能和耐热性能较MDI体系好.由图2可看出,在扩链剂相同的情况下,MDI2PUE在整个测量温度区间内的tanδ较PPDI2PUE的tanδ高,说明PPDI2PUE较MDI2PUE有更低的内生热和更小的热损耗.22 聚氨酯工业第22卷2.1.3 不同低聚多元醇对热氧老化性的影响确定硬段组成为PPDI/HQEE,软段组成分别选相对分子质量均为2000的JW224,CMA22183及PCL低聚多元醇,控制NCO/OH摩尔比为1.05,预聚物NCO质量分数为4.5,研究了由JW224,CM2 2183及PCL制备的弹性体在150℃,热空气老化72 h后的力学性能及性能保持率.其不同低聚多元醇对热氧老化性能的影响结果见表2.表2 不同低聚多元醇对热氧老化性能的影响弹性体组成1#2#3#室温下测试邵A硬度948894100%定伸应力/MPa10.56.612.0300%定伸应力/MPa16.013.614.5拉伸强度/MPa34.649.332.6伸长率/%550768475150℃×72h(80～100℃)测邵A硬度908492100%定伸应力/MPa5.94.09.7拉伸强度/MPa8.320.517.6伸长率/%280630560性能保持率/%24.041.654.0注:1#为PPDI(HQEE)2CM2183弹性体组成;2#为PPDI (HQEE)2JW224弹性体组成;3#为PPDI(HQEE)2PCL弹性体组成. 性能保持率以拉伸强度计.从表2可以看出,PCL体系的弹性体耐热氧老化性能优于JW224和CM22183体系.这与由聚己内酯制成的聚氨酯弹性体耐温性比己二酸系聚酯多元醇好[3]的结论一致.2.2 PPDI与MDI和TDI型PU弹性体性能比较PPDI的特点是分子结构对称,相对分子质量比现有常用的MDI,TDI均小很多.用二醇或二胺扩链的PUE硬段分子致密,呈现极高的分子内吸引力,故有良好的相分离.由此合成的PUE物理机械性能,回弹性优良,升高温度下压缩永久变形低,耐磨性,抗屈挠疲劳性,耐湿热性及耐溶剂性等均比MDI2BDO和TDI2MOCA体系的弹性体优良;动态力学性(屈挠寿命)和耐热性比NDI型PUE更佳[4].以Mn为1000的PTMG分别与PPDI,MDI,TDI反应制备的弹性体力学性能及与A厂斜交胎面胶和B厂子午胎面胶的力学性能比较,结果见表3.表3 不同的二异氰酸酯结构对弹性体性能的影响PPDI(BDO)2PTMGMDI(BDO)2PTMGTDI(MOCA)2PTMGA厂斜交胎面胶B厂子午胎面胶NCO质量分数/%3.58.04.3//邵A硬度9090906365100%定伸/MPa8.48.66.11.72.3300%定伸/MPa12.016.212.18.912.2拉伸强度/MPa54.643.046.820.724.9伸长率/%746650500608560撕裂强度/kN m-11131058810289回弹性/%6644423539由表3可以看出,在PTMG相对分子质量和扩链剂相同的情况下,MDI体系预聚物需要较高的NCO%含量.而在硬度相同的情况下,撕裂强度:PPDI>MDI>TDI;拉伸强度:PPDI>TDI>MDI;回弹性:PPDI>MDI>TDI.显然这是因为PPDI的结构高度对称,硬段相分子的致密性极好所致.2.3 不同二异氰酸酯结构PUE的动态力学性能不同二异氰酸酯结构制备的PU弹性体对动态力学性能的影响见表4.表4 60℃样品的贮能模量和损耗角正切试片PPDI2BDOMDI2BDOTDI2MOCAA厂斜交胎面胶B厂子午胎面胶E′/MPa35.215.49.65.49tanδ0.01460.04810.080.190.09注:软段为相对分子质量为1000的PTMG.由表4可以看到,60℃下损耗正切角tanδ依次排列为PPDI<MDI<TDI<子午胎面<斜交胎面,表明在同样物理性能条件下PPDI具有较低的滚动阻力.3 结论(1)二异氰酸酯的结构不同,弹性体的动态性能,热氧老化性能也不同.MDI,TDI的tanδ值均高于PPDI,说明PPDI基弹性体的力学损耗(tanδ)小, 32 第2期黎艳飞等对苯二异氰酸酯型聚氨酯弹性体的合成及性能研究故使用时产生的内生热小,动态性能优良.(2)在硬段组成及硬度相同的情况下,软段材料的柔顺性对弹性体力学性能,动态内生热及耐热性亦有影响.总之,具有滚动阻力低和内生热小的PPDI体系聚氨酯弹性体,无疑会在新型的PU胎面材料品种中增添新的亮点,并将会显示出独特的优势.。