【碩士】二氧化硅材料與低硬度聚氨酯材料的制備

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　　【碩士】二氧化硅材料與低硬度聚氨酯材料的制備　　授予學(xué)位：碩士　　學(xué)位授予單位：太原理工大學(xué)　　學(xué)位年度：2010　　聚氨酯(PU)是一種具有氨基甲酸酯鏈段重復(fù)結(jié)構(gòu)的聚合物，具有很好的耐撕裂和耐磨損性，良好的抗臭氧和耐油性，應(yīng)用廣泛。氣相二氧化硅(俗稱白炭黑)具有粒徑小、多孔、比表面積大、表面活性高等特性，可用于改善橡膠制品的性能。聚氨酯/二氧化硅(PU/SiO2)復(fù)合材料具有優(yōu)良的機(jī)械性能和良好的耐熱性能。聚氨酯材料的綜合性能與其組成的多元醇、多異氰酸酯和擴(kuò)鏈劑小分子二胺的種類有關(guān)，還與復(fù)合材料的微相結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。擴(kuò)鏈劑3, 5-二甲硫基甲苯二(DMTDA)與常用擴(kuò)鏈劑MOCA 相比，有常溫下為液體，操作方便的優(yōu)點(diǎn)，但是文獻(xiàn)中報(bào)導(dǎo)不多，本文基于擴(kuò)鏈劑DMTDA 制備了PU/SiO2 復(fù)合材料，含有不同交聯(lián)密度微區(qū)的多交聯(lián)聚氨酯材料，并考察了多交聯(lián)體系PU/SiO2 復(fù)合材料的性能以及不同交聯(lián)方式對(duì)性能的影響?！　? 本文以2, 4-甲苯二異氰酸酯(TDI-100)、聚酯多元醇(PEA)、氣相SiO2以及3, 5-二甲硫基甲苯二胺(DMTDA)為主要原料，用預(yù)聚法合成了PU/SiO2 復(fù)合材料、多交聯(lián)體系PU 材料以及多交聯(lián)體系PU/SiO2 復(fù)合材料，性能的主要因素?！　? SEM 分析表明：SiO2 粒子在PU 基體中分散較好。多交聯(lián)體PU/SiO2復(fù)合材料的拉伸斷裂面呈明顯的凹凸不平狀態(tài)，具有很多纖維狀物連接的丘陵?duì)畹幕y，這種斷裂方式的材料具有更好的韌性和強(qiáng)度。力學(xué)性能測(cè)試表明：當(dāng)預(yù)聚體中-NCO 基團(tuán)含量為4%左右，加入SiO2粒子能夠明顯提高聚氨酯材料的硬度、拉伸強(qiáng)度和耐撕裂性能，但斷裂伸長(zhǎng)率降低。當(dāng)SiO2 添加量為3%(相對(duì)于多元醇的質(zhì)量分?jǐn)?shù))時(shí)， PU/SiO2復(fù)合材料的綜合性能最優(yōu)。　　多交聯(lián)聚氨酯材料具有比均一聚氨酯材料更好的耐撕裂性能和斷裂伸長(zhǎng)率，拉伸性能區(qū)別不大。多交聯(lián)PU/SiO2復(fù)合材料具有比均一PU/SiO2復(fù)合材料有更好的耐撕裂性能和斷裂伸長(zhǎng)率，并保持PU/SiO2復(fù)合材料良好的拉伸性能?！　? 耐溶劑性能測(cè)試說(shuō)明：多交聯(lián)聚氨酯材料能夠改變均一聚氨酯材料的微相結(jié)構(gòu)，改善耐溶劑性能。DSC測(cè)試說(shuō)明：加入SiO2粒子和通過(guò)多交聯(lián)方式都能夠提高聚氨酯材料的耐熱分解溫度。多交聯(lián)體系材料微區(qū)結(jié)構(gòu)上交聯(lián)密度差異程度不同影響材料的微相分離和耐熱性能。　　總的來(lái)說(shuō)，多交聯(lián)體系PU/SiO2 復(fù)合材料具有優(yōu)良的耐撕裂和耐熱性能，較好的拉伸性能，還有不錯(cuò)的斷裂伸長(zhǎng)率和耐極性溶劑性能。另外，本文還考察了擴(kuò)鏈劑和多元醇種類對(duì)低硬度聚氨酯材料性能的影響。通過(guò)力學(xué)性能和TG 測(cè)試表明：在以預(yù)聚體-NCO 含量為2.0 左右制備的低硬度聚氨酯材料中，利用DMTDA 為擴(kuò)鏈劑制成的材料有較高的硬度，以MOCA 為擴(kuò)鏈劑制成的材料耐熱性能略優(yōu)。PEA-DMTDA 型低硬度聚氨酯材料在擴(kuò)鏈系數(shù)為0.9 時(shí)具有最好的力學(xué)性能，耐溶劑性能則隨著擴(kuò)鏈系數(shù)的增加而變差?！　?

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