NDI_MDI质量比对PUE性能的影响.pdf

/质量比对 性能的影响闫志浩 隋温楚 张维鹏 刘锦春(青岛科技大学 橡塑材料与工程教育部重点实验室 山东青岛)摘 要:以聚己二酸乙二醇酯二醇()、萘二异氰酸酯()、二苯基甲烷二异氰酸酯()及扩链剂 丁二醇为原料采用预聚体法合成聚氨酯弹性体()研究了/质量比对 常温及高温下力学性能、热性能、动态力学性能等性能的影响 结果表明:随着/质量比的增大 的玻璃化转变温度逐渐降低耐热性能逐渐增强损耗因子降低 当/的质量比为/时 在常温和高温下的综合力学性能表现最好关键词:聚氨酯弹性体混合二异氰酸酯芳香族聚氨酯耐温性能中图分类号:.文献标志码:文章编号:():./.通信联系人:刘锦春男副教授主要从事聚氨酯及橡胶新材料的研究 聚氨酯弹性体()是一种介于橡胶和塑料之间的材料在采矿、建筑、医学材料、服饰等领域有着非常广泛的应用 它加工方式多样在常温及低温下具有优良的性能 但它在 以上容易软化并且变形长期使用温度不可超过 短时使用温度也不可超过 这在一定程度上限制了它的应用为提高 的高温性能目前主要采用填料改性的方法通过填料本身的耐热能力及界面处的化学连接来提高 制品长时间使用的耐受温度所用填料以碳纤维、玻璃纤维与氧化铝为主但填料的分散效果不甚理想 而 硬段结构对材料高温下性能提高明显 异氰酸酯是 硬段的重要组成部分对材料的性能影响显著 由于采用不同二异氰酸酯制备的 具有不同的性能因此将二异氰酸酯混用并研究合适的配比对 性能的提升具有重要意义本实验以聚己二酸乙二醇酯二醇()、萘二异氰酸酯()、二苯基甲烷二异氰酸酯()为原料采用预聚体法合成 由于 型聚氨酯具有良好的耐温性能 型聚氨酯具有良好的力学性能本工作研究/质量比对 的分子结构、常温及高温下力学性能、耐温性能及动态力学性能的影响 实验部分.主要原料聚己二酸乙二醇酯二醇()上海汇得科技股份有限公司萘二异氰酸酯()杭州崇舜化学有限公司二苯基甲烷二异氰酸()万华化学集团股份有限公司丁二醇()青岛宇田化工有限公司 以上均为工业级.样品制备首先将聚酯多元醇放入三口烧瓶中搅拌加热至 抽真空至无气泡产生之后分别按 与 质量比/、/、/、/、/加入二异氰酸酯反应 制得 质量分数为 的预聚体然后抽真空后待用 将预聚体和扩链剂在 混合均匀倒入模具中加压硫化制得 试片试片 熟化 后测试性能.性能测试硬度按照/的方法采用上海化工机械四厂 型和 型邵氏硬度计进行测定拉伸撕裂性能按照/的方法采用台湾高铁科技股份有限公司的 型电子拉力机进行测定其中高温拉伸强度是将试样在 下恒温 后进行玻璃化转变温度()采用瑞士梅特勒托利多公司的/型差示扫描 年第 卷 第 期.聚氨 酯 工 业 量热仪()测定氮气氛围升温速度 /温度范围 热失重性能采用美国 公司的 型热重分析仪测定在氮气氛围下升温速度 /温度区间 红外光谱分析()采用美国 公司 型红外光谱仪测定动态力学性能采用德国 公司 型动态分析仪测定氮气氛围升温速度 /测试温度范围为 结果与讨论.分子结构的 表征采用 对/型 的结构进行表征 谱图见图 图 不同/质量比的 样品的红外谱图由图 可知在 没有出现的不对称伸缩振动峰说明异氰酸酯基团已反应完全 在 和 处分别出现 变形振动和伸缩振动 在 处出现了酯基中 的伸缩振动峰 在 和 处出现了两个羰基吸收峰且整体发生红移说明酯基产生的氢键发生了缔合作用使键力常数变小基团震动频率降低最终吸收峰发生红移 在 以及 出现了 个分离的醚基伸缩振动峰在 处和 处分别出现了 的亚甲基的对称伸缩振动和反对称伸缩振动峰 对于本实验中合成的/型 虽然/质量比不同但红外谱图均出现以上特征峰./质量比对 力学性能的影响本组 实 验 研 究 了 不 同/质 量 比 的 在常温下和 下的力学性能结果见表 表 /质量比对 力学性能的影响/质量比/邵 硬度拉伸强度/.撕裂强度/().断裂伸长率/高温拉伸强度/.由表 可知随着/质量比的增加 的硬度不断提高 这是由于 分子中含刚性更高的萘环而 分子中 个刚性苯环中间有一个亚甲基桥相比而言含 较多的硬段刚性更大使得 的硬度增加 另外随着/质量比的增加拉伸强度和撕裂强度先增加后减小断裂伸长率先减小后增加 这是由于不同质量比的/与扩链剂 形成的硬段的极性和刚性不同所导致 硬段与软段各自形成微区形成微相分离较少的硬段相分布在较多的软段相区中形成物理交联点与软段一起影响着弹性体的力学性能并且硬段的耐热性影响着弹性体的耐热性能 不同/质量比制备的聚氨酯弹性体软硬段的相容性不同导致性能的差异 从表 可知 的/质量比为/时微相分离达到比较合适的程度并且因为高刚性萘环的存在使得 的拉伸强度和撕裂强度比较理想高温拉伸强度表现也是最好./质量比对 的 的影响不同/质量比对 玻璃化转变温度的影响结果见表 表 /质量比对 的影响/质量比/.根据表 可知随着/质量比的增加降低 这是因为 比 刚性更大 含量高的混合二异氰酸酯所形成的硬段更容易结晶与软段的微相分离更大 微相分离程度越大硬段对软段相区的束缚力越小软段的玻璃化转变温度越低./质量比对 热失重的影响本组实验通过热重分析研究了/质量比变化对 样品热失重的影响结果见图 和表 聚氨酯工业 第 卷图 /质量比对 热失重的影响表 失重 和 时所对应温度/质量比/./.注:、为 失重、时温度由图 可以看出随着温度升高 的质量在 出现了一个急速下降的阶段而且 种/质量比的试样质量随温度的下降趋势大体相似这是由于 的硬段分解所致 由表 可见随着/质量比的增大热失重 和时的温度 和 都呈增加趋势这是因为含 多的聚氨酯弹性体由分子结构对称的高刚性萘环形成的分子链规整程度增加聚氨酯的硬段结构紧密分解温度增加耐温性能更好./质量比对 动态力学性能影响图、图 和图 分别为不同/质量比的试样随着温度升高所对应的储能模量、损耗模量及损耗因子的变化情况图 /质量比对储能模量的影响由图、图 和图 可知在 以上时随着/质量比的增加 的储能模量不断提图 /质量比对损耗模量的影响图 /质量比对损耗因子的影响高损耗因子和损耗模量的峰值也随之增大 在相同温度下/质量比越大储能模量越高但是/质量比大于/以上 继续增加储能模量变化的并不明显损耗模量在相同温度下有着相似规律 而损耗因子则随着/质量比的增大而不断减小这是因为 型聚氨酯分子结构紧密阻尼低内耗低内生热小 结论()/质量比为/时 的常温力学性能和高温拉伸强度表现最好()随着/质量比的逐渐增大 的不断降低()随着/质量比的增大热失重温度、逐渐增加高温下质量保留率提高()损耗因子随着/质量比的增大而减小参 考 文 献 李闯董子辉苏威铭等.硬段含量对/型 性能第 期 闫志浩等/质量比对 性能的影响的影响.聚氨酯工业():.曲永静.耐温聚氨酯弹性体的合成与性能研究.青岛:青岛科技大学.李再峰元伟李金艳等.耐高温聚氨酯弹性体.高分子通报():.吴国文朱继光.聚氨酯弹性体耐热性能影响因素综述.合成橡胶工业():.曾晓燕温翊张伟丽等.耐热型聚氨酯的合成制备与性能.功能材料():.胡仕凯.高耐热热塑性聚氨酯弹性体的制备及结构与性能研究.北京:北京化工大学.郑梦凯.耐热型热塑性聚氨酯弹性体的制备及性能研究.杭州:浙江大学.景欣王军威赵雨花等.聚氨酯弹性体的耐热性能研究进展.上海:中国聚氨酯工业协会第 次年会论文集:.李仙会庞坤玮.型聚氨酯弹性体的耐热性研究.聚氨酯工业():.万绍丽孙润军.聚氨酯弹性体结构与耐热性能的研究.合成纤维():.收稿日期 修回日期 /():()()()./././.:作者简介 闫志浩 男 年出生硕士研究生主要从事聚氨酯材料的合成与性能研究消息动态长华化学 万吨 项目投产启动仪式暨低碳环保型聚氨酯软泡论坛圆满举行 年 月 日长华化学隆重举行了“科技创新碳塑未来”万吨 项目投产启动仪式暨低碳环保型聚氨酯软泡技术论坛 张家港市委常委和保税区相关领导、中国聚氨酯工业协会副秘书长李建波、浙江圣诺盟顾家海绵有限公司总经理钱洪祥等 多位客户代表以及长华化学、长顺集团相关代表参加了此次活动共同见证了这一里程碑陈凤秋总经理代表长华化学全体员工向各位领导和嘉宾的到来表示欢迎与感谢 这次 万吨 装置投产为公司提高 的供货能力为市场输出更多高质量、绿色环保的 产品提供保障 长华化学将持续创新提高产品质量努力成为保税区的优秀上市企业“创新科技绿色化学”是长华化学一直坚持的发展理念新开工投产的 万吨 装置是 新工艺的落地同时也是长华开拓更大更高市场的开端 未来长华化学将不断扩大与行业内的国内外头部企业、院校及科研机构的技术合作持续充实“创新科技”的内涵企业离不开行业行业离不开组织 中国聚氨酯工业协会一直致力于联系企业、行业和政府决策促进企业之间的横向联系、协作组织行业信息交流和技术交流活动促进行业的蓬勃发展 当天下午由长华化学和中国聚氨酯工业协会共同举办了“低碳环保型聚氨酯软泡技术论坛”协会副秘书长李建波带来了“绿色低碳海绵促进行业高质量发展”主题分享让大家进一步了解了聚氨酯行业的发展动向同时对绿色低碳技术不断赋能聚氨酯产业后带来的发展充满了期待 国务院参事室特约研究员姚景源先生带来的“当下宏观经济及政策解析”的分享为大家献上了一场视野开阔的经济盛宴 在这样的经济、政治、环境下长华化学布局以 为核心的产业链恰逢其时今后长华化学必将继续大展宏图未来可期聚氨酯工业 第 卷