聚氨酯弹性体结构对阻尼性能及力学性能的影响
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料 自身 的性 质 或结构 设计 产生 能量损 耗 ， 起到 阻
天 津石 油化 工公 司第 三 石油化 工厂 生产 。 新戊 二 醇（ Ｎ Ｐ Ｇ） ， 化 学纯 ， 国药集 团化 学试 剂有 限公 司 生产 。 三羟 甲基丙烷 （ Ｔ ＭＰ ） ， 分析 纯， 上海化 学试 剂 一厂生产 。 １ ， ４ 一 丁二醇 （ Ｂ Ｄ Ｏ） ， 分析纯 ， 西陇化
氨酯 弹性体 的ｔ ａ ｎ ｇ 曲线峰高降低， 即阻尼性能下降， 力学性能提高； 随着２ ， ４ 一 Ｔ Ｄ Ｉ 含量的增加， 阻尼性能提高， 力学性
能 降低 ； 扩链剂Ｔ ＭＰ 含量增加 ， ｔ ａ ｎ ｇ 峰向高温方向移动； 扩链剂ＮＰ Ｇ含量增加， 阻尼性能提 高； 软段相对分子质量增 大， ｔ ａ ｎ ｇ ￣向低温移动， Ｐ Ｐ Ｇ 相对分子质量从４ ０ ０ 增加到２ ０ ０ ０ 时， ｔ ａ ｎ ｇ 峰 的位置从８ Ｏ℃变化到一 ２ Ｏ℃左右。 关键词 ： 聚氨酯 阻尼性能 力学性 能 异构体
（ １ ． 北京化工大学材料科学与工程学 院， 北 京市 １ ０ ０ ０ ２ ９ ； ２北京科聚化工新材料有 限公司， 北京市 １ ０ ２ ２ ０ ０ ）
摘
要： 以不 同相对分子质量的聚氧化丙烯二醇 （ Ｐ Ｐ Ｇ） 为软段 ， 不同异构体的二苯基甲烷二异氰酸酯 （ ＭＤ Ｉ ） 、
甲苯二异氰酸酯 （ Ｔ ＤＩ ） ， 以及扩链剂新戊二醇 （ Ｎ Ｐ Ｇ） 、 三羟 甲基丙烷 （ Ｔ ＭＰ ） 、 １ ， ４ － 丁二醇 （ Ｂ Ｄ Ｏ） 为硬段 ， 采用预聚 法合成了聚氨酯弹性体 ， 并对其损耗因子 （ ｔ ａ ｎ ｇ ） 与力学性能进行了测试 。 结果表 明 ：随着４ ， ４’ 一 ＭＤ Ｉ 含量的增加， 聚
Biblioteka Baidu
收稿 日期 ： ２ ０ １ ３ — ０ ４ — ０ ６ 。
修 回 日期 ： ２ ０ １ ３ — ０ ７ — ０ １ 。
４ ， ４’ 一 二苯 基 甲烷 二异氰 酸 酯 （ ４ ， ４’ 一 ＭＤ Ｉ ） ， 工业 级， 烟 台万华 聚氨酯股 份有 限公 司生产 。 ２ ， ４ 一 甲苯 二异氰酸酯 （ ２ ， ４ 一 Ｔ Ｄ Ｉ ） ， 工业级 ， 德 国Ｂ Ａ Ｓ Ｆ 公
中图分类号 ： Ｔ Ｑ ３ ２ ３ ． ８
文献标识码 ： Ｂ
文章编号 ： １ ０ ０ ２ — １ ３ ９ ６ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ５ — ０ ０ ３ ８ — ０ ５
机械振 动会 破坏机械设 备， 减 少其寿命 ， 同时 会 产 生 噪音 污染 … 。 减少 噪音 和振动 的一个 有效 方 法就 是使 用被 动阻 尼控 制， 被 动阻 尼是通 过材
利用 动 态热 机械 分析 （ ＤＭＡ） 等 手段研 究 了硬 段
采 用 深圳 瑞格 尔 公 司 生产 的ＲＧ Ｔ 一 ５ 型 电子
的结 构 、 组成 ， 以及 软段 的相 对 分 子质 量对 聚 氨 酯弹性体性 能的影 响。
１ 实验部 分
１ ． １ 原 料
万能材 料试验机 按照Ｇ Ｂ ／ Ｔ ５ ２ ８ －２ ０ ０ ９ ０ Ｉ ！ ￣ ］ 试拉 伸性 能。 采 用营 口市材料试验机有 限公 司生产的Ｌ Ｘ — Ａ
工股 份有限公 司生 产。
１ ． ２ 试样 制备
将Ｐ Ｐ Ｇ 在１ １ ０ ℃搅 拌 下真 空脱 水３ ． ０ ｈ ， 然 后 将 脱水 的Ｐ Ｐ Ｇ 与ＭＤ Ｉ 或Ｔ Ｄ Ｉ 按照ｎ（ Ｐ Ｐ Ｇ） ／ ｎ （ ＭＤ Ｉ ）
＝
１： ２ 或 （ Ｐ Ｐ Ｇ） ／ ｎ （ Ｔ Ｄ Ｉ ） ＝ １： ２ 加 人三 口烧 瓶 中，
尼 的效果 。 高 分 子材 料在 交 变应 力作 用 下 ， 在其
玻 璃化转变 温度 附近 ， 链段能充分 运动 ， 但跟不上 应 力 的变 化 ， 滞后 现象严重 ， 力学损耗 角 （ ） 是应 变落后于应力 的相位差 ，ｔ ａ ｎ 称 为损耗 因子 ， 表示 内耗 的大小 ， ｔ ａ ｎ ｃ ￣ 值越大 ， 表 明材 料 的阻尼性能越 好＿ ２ 】 。 链段 运动 时会产生 摩擦力 ， 将振动 能转化 为 热能， 从而 实 现减震 降 噪 的 目的 。 ］ 。 聚氨 酯弹性
司生 产。聚醚多 元 醇 ：聚氧 化丙 烯 二醇 （ Ｐ Ｐ Ｇ） ， 相 对分 子质 量分别 为２ ０ ０ ０ ， １ ０ ０ ０ ， ４ ０ ０ ， 工业级 ，
作者简介 ： 刘宁， １ ９ ８ ７ 年生， 在读硕士 研 究 生 ，主 要 从 事 聚 氨 酯 弹 性 体 的 合 成 和 性 能 研 究 。联 系 电 话 ：
于８ ０℃油 浴搅拌 下反应 ２ ． ５ ｈ ， 得 到预聚 体。 用二 正 丁胺 法测试 预 聚体 的一 Ｎ ｃ ０ 含量 。 将 预聚体 与 计 量 的扩链 剂混匀 ， 倒在预热 至８ ０℃且涂 有脱模 剂 的模 具 中， ８ ０ ｃ 【 ＝ 的条件下 熟化 １ ６ ． ０ ｈ ， 脱模 ， 得
到 聚 氨 酯 弹 性 体 。室 温 熟 化 ７ 天， 用 于 各 项 性
能 测试。 １ ． ３ 性 能测试
体 由异 氰酸 酯 、 扩链 剂组 成 的硬 段 和低 聚物多元
醇组 成 的软段 构成 ， 其性 能 由软段 与硬段 共 同影 响， 两相 间存 在微相分离 ， 赋予 了聚氨酯优 异的阻 尼性能 】 。 通常， 通过实验 寻找最佳 的软 、 硬段 比 例， 可获 得 较好 的阻尼 性 能 和力学 性 能 。 本 工作
研 究 与开 发
合成树脂及塑料， Ｃ Ｈ Ｉ Ｎ Ａ Ｓ Ｙ Ｎ Ｔ Ｈ Ｅ Ｔ Ｉ Ｃ ２ ０ １ ３ ， ３ ０ （ ５ ） ： ３ ８ ＲＥＳ Ｉ Ｎ ＡＮＤ Ｐ ＬＡＳ ＴＩ ＣＳ
聚氨酯弹性体 结构对 阻尼性 能及力学性能 的影 响
刘 宁 ， 周 青 ， 刘海蓉 ， 韩 艳 ， 夏宇正
天 津石 油化 工公 司第 三 石油化 工厂 生产 。 新戊 二 醇（ Ｎ Ｐ Ｇ） ， 化 学纯 ， 国药集 团化 学试 剂有 限公 司 生产 。 三羟 甲基丙烷 （ Ｔ ＭＰ ） ， 分析 纯， 上海化 学试 剂 一厂生产 。 １ ， ４ 一 丁二醇 （ Ｂ Ｄ Ｏ） ， 分析纯 ， 西陇化
氨酯 弹性体 的ｔ ａ ｎ ｇ 曲线峰高降低， 即阻尼性能下降， 力学性能提高； 随着２ ， ４ 一 Ｔ Ｄ Ｉ 含量的增加， 阻尼性能提高， 力学性
能 降低 ； 扩链剂Ｔ ＭＰ 含量增加 ， ｔ ａ ｎ ｇ 峰向高温方向移动； 扩链剂ＮＰ Ｇ含量增加， 阻尼性能提 高； 软段相对分子质量增 大， ｔ ａ ｎ ｇ ￣向低温移动， Ｐ Ｐ Ｇ 相对分子质量从４ ０ ０ 增加到２ ０ ０ ０ 时， ｔ ａ ｎ ｇ 峰 的位置从８ Ｏ℃变化到一 ２ Ｏ℃左右。 关键词 ： 聚氨酯 阻尼性能 力学性 能 异构体
（ １ ． 北京化工大学材料科学与工程学 院， 北 京市 １ ０ ０ ０ ２ ９ ； ２北京科聚化工新材料有 限公司， 北京市 １ ０ ２ ２ ０ ０ ）
摘
要： 以不 同相对分子质量的聚氧化丙烯二醇 （ Ｐ Ｐ Ｇ） 为软段 ， 不同异构体的二苯基甲烷二异氰酸酯 （ ＭＤ Ｉ ） 、
甲苯二异氰酸酯 （ Ｔ ＤＩ ） ， 以及扩链剂新戊二醇 （ Ｎ Ｐ Ｇ） 、 三羟 甲基丙烷 （ Ｔ ＭＰ ） 、 １ ， ４ － 丁二醇 （ Ｂ Ｄ Ｏ） 为硬段 ， 采用预聚 法合成了聚氨酯弹性体 ， 并对其损耗因子 （ ｔ ａ ｎ ｇ ） 与力学性能进行了测试 。 结果表 明 ：随着４ ， ４’ 一 ＭＤ Ｉ 含量的增加， 聚
Biblioteka Baidu
收稿 日期 ： ２ ０ １ ３ — ０ ４ — ０ ６ 。
修 回 日期 ： ２ ０ １ ３ — ０ ７ — ０ １ 。
４ ， ４’ 一 二苯 基 甲烷 二异氰 酸 酯 （ ４ ， ４’ 一 ＭＤ Ｉ ） ， 工业 级， 烟 台万华 聚氨酯股 份有 限公 司生产 。 ２ ， ４ 一 甲苯 二异氰酸酯 （ ２ ， ４ 一 Ｔ Ｄ Ｉ ） ， 工业级 ， 德 国Ｂ Ａ Ｓ Ｆ 公
中图分类号 ： Ｔ Ｑ ３ ２ ３ ． ８
文献标识码 ： Ｂ
文章编号 ： １ ０ ０ ２ — １ ３ ９ ６ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ５ — ０ ０ ３ ８ — ０ ５
机械振 动会 破坏机械设 备， 减 少其寿命 ， 同时 会 产 生 噪音 污染 … 。 减少 噪音 和振动 的一个 有效 方 法就 是使 用被 动阻 尼控 制， 被 动阻 尼是通 过材
利用 动 态热 机械 分析 （ ＤＭＡ） 等 手段研 究 了硬 段
采 用 深圳 瑞格 尔 公 司 生产 的ＲＧ Ｔ 一 ５ 型 电子
的结 构 、 组成 ， 以及 软段 的相 对 分 子质 量对 聚 氨 酯弹性体性 能的影 响。
１ 实验部 分
１ ． １ 原 料
万能材 料试验机 按照Ｇ Ｂ ／ Ｔ ５ ２ ８ －２ ０ ０ ９ ０ Ｉ ！ ￣ ］ 试拉 伸性 能。 采 用营 口市材料试验机有 限公 司生产的Ｌ Ｘ — Ａ
工股 份有限公 司生 产。
１ ． ２ 试样 制备
将Ｐ Ｐ Ｇ 在１ １ ０ ℃搅 拌 下真 空脱 水３ ． ０ ｈ ， 然 后 将 脱水 的Ｐ Ｐ Ｇ 与ＭＤ Ｉ 或Ｔ Ｄ Ｉ 按照ｎ（ Ｐ Ｐ Ｇ） ／ ｎ （ ＭＤ Ｉ ）
＝
１： ２ 或 （ Ｐ Ｐ Ｇ） ／ ｎ （ Ｔ Ｄ Ｉ ） ＝ １： ２ 加 人三 口烧 瓶 中，
尼 的效果 。 高 分 子材 料在 交 变应 力作 用 下 ， 在其
玻 璃化转变 温度 附近 ， 链段能充分 运动 ， 但跟不上 应 力 的变 化 ， 滞后 现象严重 ， 力学损耗 角 （ ） 是应 变落后于应力 的相位差 ，ｔ ａ ｎ 称 为损耗 因子 ， 表示 内耗 的大小 ， ｔ ａ ｎ ｃ ￣ 值越大 ， 表 明材 料 的阻尼性能越 好＿ ２ 】 。 链段 运动 时会产生 摩擦力 ， 将振动 能转化 为 热能， 从而 实 现减震 降 噪 的 目的 。 ］ 。 聚氨 酯弹性
司生 产。聚醚多 元 醇 ：聚氧 化丙 烯 二醇 （ Ｐ Ｐ Ｇ） ， 相 对分 子质 量分别 为２ ０ ０ ０ ， １ ０ ０ ０ ， ４ ０ ０ ， 工业级 ，
作者简介 ： 刘宁， １ ９ ８ ７ 年生， 在读硕士 研 究 生 ，主 要 从 事 聚 氨 酯 弹 性 体 的 合 成 和 性 能 研 究 。联 系 电 话 ：
于８ ０℃油 浴搅拌 下反应 ２ ． ５ ｈ ， 得 到预聚 体。 用二 正 丁胺 法测试 预 聚体 的一 Ｎ ｃ ０ 含量 。 将 预聚体 与 计 量 的扩链 剂混匀 ， 倒在预热 至８ ０℃且涂 有脱模 剂 的模 具 中， ８ ０ ｃ 【 ＝ 的条件下 熟化 １ ６ ． ０ ｈ ， 脱模 ， 得
到 聚 氨 酯 弹 性 体 。室 温 熟 化 ７ 天， 用 于 各 项 性
能 测试。 １ ． ３ 性 能测试
体 由异 氰酸 酯 、 扩链 剂组 成 的硬 段 和低 聚物多元
醇组 成 的软段 构成 ， 其性 能 由软段 与硬段 共 同影 响， 两相 间存 在微相分离 ， 赋予 了聚氨酯优 异的阻 尼性能 】 。 通常， 通过实验 寻找最佳 的软 、 硬段 比 例， 可获 得 较好 的阻尼 性 能 和力学 性 能 。 本 工作
研 究 与开 发
合成树脂及塑料， Ｃ Ｈ Ｉ Ｎ Ａ Ｓ Ｙ Ｎ Ｔ Ｈ Ｅ Ｔ Ｉ Ｃ ２ ０ １ ３ ， ３ ０ （ ５ ） ： ３ ８ ＲＥＳ Ｉ Ｎ ＡＮＤ Ｐ ＬＡＳ ＴＩ ＣＳ
聚氨酯弹性体 结构对 阻尼性 能及力学性能 的影 响
刘 宁 ， 周 青 ， 刘海蓉 ， 韩 艳 ， 夏宇正