硬質(zhì)多孔聚氨酯彈性體的制備及性能分析畢業(yè)論文(已修改)
2025-07-06 17:59 本頁面
【正文】 硬質(zhì)多孔聚氨酯彈性體的制備及性能研究韓艷 薛英楠 劉海蓉 周青* （北京科聚化工新材料有限公司 分析中心 102200）摘要：采用二苯基甲烷二異氰酸酯（MDI）、聚四亞甲基醚二醇（PTMEG）、聚環(huán)氧丙烷三醇（PPG）合成預(yù)聚體，以3,3′二氯4,4′二苯基甲烷二胺（MOCA）為固化劑，通過加入可膨脹聚合物微球制備低密度、高硬度、高模量的多孔聚氨酯彈性體。研究了硬段含量、2,4MDI異構(gòu)體組成、三醇含量以及微球用量對澆注彈性體力學(xué)性能的影響。采用SEM、DSC、DMA、力學(xué)測試等對材料進(jìn)行表征，結(jié)果表明，增加硬段含量能顯著增加材料拉伸強(qiáng)度、彈性模量、動(dòng)態(tài)力學(xué)性能等，但斷裂伸長率同時(shí)降低，%；一定含量（如25%）的2,4MDI可在保證材料力學(xué)強(qiáng)度的前提下可提高斷裂伸長率；%的微球引入量具有合適的表面硬度和斷裂伸長率。關(guān)鍵詞：聚氨酯；多孔；硬質(zhì)彈性體；機(jī)械性能聚氨酯彈性體中，作為硬段的芳香族二異氰酸酯與二胺擴(kuò)鏈劑具有較好的結(jié)晶性，有助于提高制品的機(jī)械強(qiáng)度和硬度，同時(shí)，作為柔性鏈段的無規(guī)聚合多元醇可以有效促使軟硬段間發(fā)生“微相分離”，為材料提供足夠的彈性[1]，獨(dú)特的分子結(jié)構(gòu)使其可以獲得“強(qiáng)而韌”的材料。硬質(zhì)聚氨酯彈性體由于具有高模量、耐撕裂、耐磨損、耐化學(xué)品、耐酸堿及良好的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能[2]，使其在許多領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用，如膠輥、實(shí)心輪胎、襯套軸承、密封圈等[3]。鑒于聚氨酯彈性體優(yōu)異的綜合性能，目前，光學(xué)玻璃多以硬質(zhì)聚氨酯拋光墊進(jìn)行研磨加工，使其具有更平滑的光學(xué)表面。該拋光墊材料表面具有均勻的微孔結(jié)構(gòu)，在拋磨過程中，拋光墊主要起支撐硅片基材和負(fù)載拋光液的作用，因此，要求材料表面具備足夠孔隙率的同時(shí)具有適宜的接觸彈性、足夠的表面硬度以及良好的穩(wěn)定性[4～6]。目前，市場上拋光墊多為TDI型聚氨酯彈性體，而MDI分子相對TDI具有更好的結(jié)晶性和更高的反應(yīng)活性，因此，有望獲得綜合力學(xué)性質(zhì)優(yōu)異的彈性體材料。本文針對拋光墊的性質(zhì)與應(yīng)用要求，進(jìn)行MDI型拋光墊配方和固化工藝的設(shè)計(jì)研究，以4,4二苯基甲烷二異氰酸酯（MDI）為硬段組分，采用預(yù)聚體法澆注制備聚氨酯彈性體。著重考察了硬段含量、2,4MDI組成、三元醇用量以及微球用量對材料力學(xué)性能的影響，借以初步獲得各因素對材料性能的影響規(guī)律，有助進(jìn)一步的材料設(shè)計(jì)和研究，獲得綜合性能“強(qiáng)而韌”且具有一定表面孔隙率的聚氨酯彈性體材料。1 實(shí)驗(yàn)部分1. 1 主要原料4,4二苯基甲烷二異氰酸酯（MDI）及2,4MDI質(zhì)量組成分別為10%、25%、40%、50%的異氰酸酯，工業(yè)級，煙臺萬華聚氨酯股份有限公司；聚四亞甲基醚二醇PTMEG（Mn =1000），工業(yè)級，美國Invista公司；三官能度聚醚（Mn =5000），中石化天津石化公司聚醚部；MOCA，工業(yè)級顆粒，張家港金秋聚氨酯有限公司；40μm可膨脹微球，荷蘭AkzoNobel公司。原料預(yù)處理：多元醇經(jīng)110℃真空脫水2～3小時(shí)，密封備用，使用前80℃烘化；MOCA在120℃烘化使用。 彈性體的制備 預(yù)聚體的合成 依據(jù)各考察因素，設(shè)計(jì)、合成了不同配方的預(yù)聚體，如表1中A1至C4。依照上述配方將三元醇、烘化了的PTMEG、設(shè)計(jì)2,4MDI組成的MDI依次加入三口燒瓶，攪拌均勻，緩慢升溫至（80177。5）℃，保溫反應(yīng)2～3h。以二正丁胺滴定法測定
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