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《MDI異構(gòu)體對(duì)聚氨酯彈性體微觀結(jié)構(gòu)和性能地影響.doc》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。
1、MDI異構(gòu)體對(duì)聚氨酯彈性體微觀結(jié)構(gòu)和性能的影響周青1，海蓉1，會(huì)2，欣1，喻建明1（1.科聚化工新材料分析中心）（2.化工大學(xué)）摘要：MDI/PPG/BDO體系中，不同含量異構(gòu)體對(duì)聚氨酯材料硬段形態(tài)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，從而引起材料在力學(xué)性能上的變化。本文利用FTIR、DSC和DMA等分析技術(shù)研究在不同2，4’體含量下聚氨酯材料的微相分離與相容及其對(duì)材料性能的影響，結(jié)果顯示，隨著2,4’異構(gòu)體含量的增加，軟硬段相區(qū)的相容性提高，甚至可以達(dá)到理論上的完全相容。而彈性體材料的力學(xué)特性也由部份結(jié)晶形熱塑性彈性體向非結(jié)晶性熱塑性彈性體轉(zhuǎn)變。關(guān)
2、鍵詞：2,4’MDI；聚氨酯彈性體；微相分離；結(jié)構(gòu)性能自上世紀(jì)70年代以來，人們利用DSC[1，3~6]、DMA[8]、X射線衍射[1~6]、紅外光譜[8~11]等手段對(duì)聚氨酯微相分離進(jìn)行了系統(tǒng)的研究表征。研究人員對(duì)聚氨酯多種組分化學(xué)結(jié)構(gòu)及加工過程對(duì)微相分離的影響進(jìn)行了細(xì)致的研究。以4,4’-MDI合成的聚氨酯彈性體，硬段結(jié)構(gòu)對(duì)稱，易結(jié)晶，相分離程度高，具有優(yōu)異力學(xué)性能；而2,4’-MDI分子結(jié)構(gòu)不對(duì)稱，空間位阻大，與多元醇的反應(yīng)速度相對(duì)較慢，兩者對(duì)聚氨酯彈性體的微觀結(jié)構(gòu)和性能的影響有顯者差異。但是對(duì)于2,4’-MDI異構(gòu)體含
3、量對(duì)聚氨酯相態(tài)間相容與相分離的影響并沒有系統(tǒng)的研究報(bào)導(dǎo)。本文選用聚醚多元醇DL-2000（聚氧化丙烯二醇），擴(kuò)鏈劑1，4-丁二醇（BDO），從分子設(shè)計(jì)的角度出發(fā)，通過調(diào)節(jié)MDI原料中2,4’-MDI的含量，研究了硬段結(jié)構(gòu)的變化對(duì)聚氨酯彈性體軟硬段間相容與分離的相態(tài)變化及其對(duì)力學(xué)性能的影響。1 實(shí)驗(yàn)部分1.1主要原料二苯基甲烷二異氰酸酯（MDI）（MDI中2,4’-MDI異構(gòu)體含量分別是0、25%、50%、65%和80%），工業(yè)級(jí)，萬華聚氨酯股份；DL-2000（聚氧化丙烯二醇），Mn=2000，羥值57.4mgKOH/g，工業(yè)
4、級(jí)，東大化學(xué)工業(yè)；1，4-丁二醇（BDO），分析純，.市西隴化工廠；二月桂酸二丁基錫（DBTDL），分析純，市永大化學(xué)試劑開發(fā)中心。1.2PU彈性體合成工藝本實(shí)驗(yàn)采用預(yù)聚法合成硬段含量為45%嵌段聚合物聚氨酯彈性體，具體合成方法如1.2.1和1.2.2以及實(shí)驗(yàn)參數(shù)如表1，下面所有圖和表格的樣品編號(hào)均與表1中的一致。1.2.1預(yù)聚體的合成將低聚物多元醇DL2000在100～110℃條件下真空脫水2~3h，然后冷卻至50～60℃，將準(zhǔn)確計(jì)量并熔化的MDI在攪拌下加入，緩慢升溫至(80±5)℃，保溫反應(yīng)2～3h，取樣分析NCO的含量
5、，當(dāng)分析值與設(shè)計(jì)值基本相符時(shí)，真空脫泡20～30min，充氮?dú)饷芊獗４娲谩?.2.2PU彈性體的制備稱取一定量的預(yù)聚體，加熱升至80℃，真空脫泡5~10min，將計(jì)量并熔化的擴(kuò)鏈劑BDO加入，并迅速攪拌均勻，抽真空脫出氣泡，然后將膠液澆注到已預(yù)熱并涂有脫模劑的模具中，待達(dá)到凝膠點(diǎn)時(shí)合模，并在100℃的干燥烘箱熟化得到彈性體，然后在100℃下進(jìn)行后硫化24h，硫化完全，室溫放置一周后，然后測(cè)試各項(xiàng)指標(biāo)。表1實(shí)驗(yàn)參數(shù)樣品編號(hào)2,4-MDI含量/%原料摩爾比例MDI/BDO/DL2000硬段含量(Wh)/%105：3.8：1452
6、255：3.8：1453505：3.8：1454655：3.8：1455805：3.8：1451.3分析測(cè)試力學(xué)性能測(cè)試：采用Zwick電子萬能材料試驗(yàn)機(jī)測(cè)試，拉伸速率500mm/min，測(cè)試溫度為23℃；拉伸強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率按GB/T528-1998標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)定；撕裂強(qiáng)度按GB/T529-2008標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)定；邵A硬度按GB/T531.1-2008標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)定。紅外光譜測(cè)試（IR）：使用美國(guó)ThermoNicolet公司NEXUS型FTIR儀進(jìn)行測(cè)試，ATR附件。差示掃描量熱分析(DSC):采用瑞士梅特勒-托利多822e型差示掃
7、描量熱儀，氮?dú)獗Ｗo(hù)，以10℃/min的升溫速率進(jìn)行示差掃描量熱測(cè)試，樣品量為5～10mg。動(dòng)態(tài)力學(xué)性能測(cè)試:采用美國(guó)TA公司的Q800型動(dòng)態(tài)力學(xué)儀(DMA)對(duì)PU樣品進(jìn)行動(dòng)態(tài)力學(xué)分析,頻率為1Hz,升溫速度為3℃/min,升溫圍為-100～250℃。2結(jié)果與討論2.1不同2,4’-MDI含量的PU的FT-IR分析`31003200330034003500Wavenumbers(cm-1)541233316164016801720176018001234517041728Wavenumbers(cm-1)圖1不同2,4-MDI含
8、量PU的NH基的IR譜圖圖2不同2,4-MDI含量PU的C=O基的IR譜圖受氫鍵作用，-NH-與C=O基團(tuán)的伸縮振動(dòng)峰分別分裂為兩個(gè)峰[10]，其中一個(gè)為形成氫鍵的吸收峰，另一個(gè)為游離的吸收峰。文獻(xiàn)報(bào)道自由-NH-的紅外吸收峰在3447~3600cm-1,與氫鍵結(jié)合-NH-的
