水性聚氨酯聚丙烯酸酯乳液制備和阻尼性能的分析

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1、安徽大學(xué)碩士學(xué)位論文水性聚氨酯/聚丙烯酸酯乳液的制備與阻尼性能分析姓名：周月姣申請學(xué)位級別：碩士專業(yè)：材料工程指導(dǎo)教師：楊建軍201204——————一刪泓·--_____--·_-__·__o。。。?！?_·-·____-·_-_-·-····_l。---____________---·_-·___-·____。___-I-_-__-__·_____l--_-_·__·l-______．_____l_____一llllnIIlllllIU¨I-”-●■■■—=J●摘要噪聲污染及其產(chǎn)生的危害越來越受到人們的重視，阻尼材料和技術(shù)的研究開發(fā)也越來越受到學(xué)者的廣泛關(guān)注，在汽車工業(yè)、建筑

2、工程、機(jī)械工業(yè)、航天航空、艦船等領(lǐng)域已得到廣泛的應(yīng)用。阻尼材料是指將固體的機(jī)械振動能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芏纳⒌牟牧?。高分子聚合物阻尼材料是一種以聚合物作為基礎(chǔ)材料來抑制振動和降低噪聲的功能性阻尼材料。為了滿足實(shí)際生活中阻尼應(yīng)用的要求，表現(xiàn)出良好阻尼性能的材料應(yīng)在至少60一80℃的溫度范圍內(nèi)具有高損耗因子(t觚砭0．3)。在聚合物阻尼材料中，一般均聚物及無規(guī)共聚物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫域比較窄，需要將不同Tg的聚合物進(jìn)行復(fù)合改性，應(yīng)用共混、接枝、嵌段、交聯(lián)和互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)(IPN)等技術(shù)制備高阻尼性能材料。其中，IPN技術(shù)是制備高性能阻尼材料很有發(fā)展前景的方法，研究也比較多。超支化聚合物的分子結(jié)構(gòu)

3、比較特殊，具有大量的支鏈和端基，它的分散性大，而且分子運(yùn)動具有多重性的分子運(yùn)動，這些特點(diǎn)有望使它具有良好的阻尼性能?！肆u基聚丁二烯(HTPB)及端羥基聚丁二烯．丙烯腈(HTBN)與擴(kuò)鏈劑、多異氰酸酯交聯(lián)劑在室溫或高溫下反應(yīng)可以產(chǎn)生三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的固化物，具有良好的阻尼性能。因此，采用超支化聚合物和端羥基聚烯烴型多元醇對聚氨酯進(jìn)行改性，可以提高水性聚氨酯的阻尼性能。本文第一章首先對高分子阻尼材料進(jìn)行簡單地概述，了解高分子阻尼材料的合成及改性方法、阻尼機(jī)理、應(yīng)用領(lǐng)域及測定方法；然后簡單介紹了超支化聚合物和聚烯烴型聚氨酯；最后闡述了聚氨酯阻尼材料的研究現(xiàn)狀。本文第二章首先以異佛爾酮二異

4、氰酸酯(IPDI)、二羥甲基丙酸(DMPA)、二乙醇胺(DEOA)、N，N．二甲基甲酰胺(DMF)為主要原料合成了端羥基超支化聚氨酯(HBPU)；再利用甲苯二異氰酸酯(TDI)、聚醚二元醇(N210)、二羥甲基丙酸(DMPA)等為原料，并以HBPU作交聯(lián)劑，合成超支化水性聚氨酯乳液；再加入丙烯酸酯單體和引發(fā)劑，制得超支化聚氨酯／聚丙烯酸哺共聚乳液，通過熱重分析(TGA)和動態(tài)力學(xué)分析(DMA)對其熱行為和阻尼性能分別進(jìn)行研究。熱重分析及動態(tài)力學(xué)分析研究表明，采用兩種交聯(lián)劑合成的聚合物耐熱性能相差不大，均具有良好的阻尼性能(阻尼因子t鋤6約為0．75，t觚6>O．3的溫度范圍約為6

5、0℃)；水性聚氨酯／聚內(nèi)烯酸哺乳液的制器及阻尼性能分析隨著PA組份含量的增加，阻尼性能越好。本文第三章先用甲苯二異氰酸酯(TDI)、聚醚二元醇(N2lO)、二羥甲基丙酸(DMPA)為原料，合成部分封端的聚氨酯預(yù)聚體；加入自制的HBPU，與異氰酸酯基反應(yīng)得到超支化聚氨酯預(yù)聚體(網(wǎng)絡(luò)I)：再將乙烯基單體、引發(fā)劑和交聯(lián)劑分散到網(wǎng)絡(luò)I中，聚合得到超支化聚氨酯／聚丙烯酸酯乳膠互穿網(wǎng)絡(luò)。利用粒徑分析、透射電鏡、拉伸測試、動態(tài)力學(xué)性能測試、熱重分析等測試手段對其進(jìn)行測試，研究了引發(fā)劑用量、原料配比、乙烯基單體含量、乙烯基單體交聯(lián)劑用量等因素對阻尼性能及耐熱性能的影響。所得的乳液具有互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

6、且阻尼性能和耐熱性能優(yōu)良，可用于汽車工業(yè)、建筑工程等領(lǐng)域，具有廣闊的應(yīng)用前景。粒度分析儀和TEM結(jié)果顯示，隨著PA含量的增大，乳液粒徑增大。膠膜的斷裂伸長率隨PA含量的增大而降低，IPN中PA和PU鏈段的相互纏繞降低了PU的微相分離程度結(jié)構(gòu)的相分離程度，兩組分問的相容性增大，導(dǎo)致斷裂伸長率降低。本文第四章用端羥基聚丁二烯．丙烯腈共聚物(HTBN)、甲苯二異氰酸酯(TDI)、二羥甲基丙酸(DMPA)為原料合成一系列聚烯烴型聚氨酯。聚丙烯酸酯互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物乳液，討論了HTBN含量對復(fù)合乳液熱性能和阻尼性能的影響，并與端羥基聚丁二烯(HTPB)型乳液進(jìn)行對比，分析其性能差異。利用粒徑分

7、析、透射電鏡、動態(tài)力學(xué)性能測試證明了互穿網(wǎng)絡(luò)的存在且阻尼性能優(yōu)良；通過熱重分析可知所得的乳液耐熱性能較好。關(guān)鍵詞：聚氨酯；丙烯酸酯：超支化；互穿網(wǎng)絡(luò)；阻尼性能Ab吼刪Abstractne他searCh鋤ddevelopmentofdampingmaterials鋤dteclllloIogyhaVebe肌塒dely惦edinmefieldof硼tomobileindus缸y，cons加Jction，mech趾icalillduSn．ial，∞msp孔e，ships，鋤ds0on，s