NDI型聚氨酯微孔弹性体的性能研究

NDI型聚氨酯微孔弹性体的性能研究和成果

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聚氨酯工业

POLYURETHANEINDUSTRY

2008年第23卷第1期

2008.Vol.23No.1

NDI型聚氨酯微孔弹性体的性能研究

姜文英　姜志国　李效玉

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(北京化工大学材料科学与工程学院　100029)

摘　要:以1,52萘二异氰酸酯(NDI)、P),再与

匀泡剂(L580)、,、耐热性能、112～113、采用聚己内酯(I,可达1106MPa,且具有优良的耐热。

关键词:1,52萘二异氰酸酯;聚氨酯;微孔弹性体中图分类号:TQ334　　　文献标识码:A　　　文章编号:1005-1902(2008)01-0024-03　　NDI型聚氨酯微孔弹性体具有硬度高、回弹性好、耐热性好、动态性能优异、耐磨性和耐油性好等特点,在缓冲领域有着特殊的应用。如在汽车工业中,应用NDI型聚氨酯微孔弹性体可有效提高车辆的舒适性和平稳性;在各类高速机械中可起到

[3,4]

缓冲减振的作用。但国内研究人员对其性能研究较少。本实验研究了NDI型聚氨酯微孔弹性体的力学、耐热和粘弹性能,将为产品设计者提供有益的帮助。1　实验部分

111　主要原料和仪器设备

1,52萘二异氰酸酯(NDI2100),工业品,杭州崇

[1,2]

112　NDI型聚氨酯微孔弹性体的制备11211　预聚物制备

在三口烧瓶中加入计量的PBA2000,在真空度

01095MPa、115℃下脱水3h;升温至120～130℃,氮气保护,加入NDI2100,反应015h生成NCO质量分数为719%的预聚物。

11212　NDI型聚氨酯微孔弹性体制备

将预聚物降温至70℃,加入匀泡剂L580、扩链剂和去离子水,快速搅拌1min,倒入恒温至110℃的模具内发泡,然后放入110℃烘箱中熟化24h后得到制品,室温放置7d后进行性能测试。113　性能测试

压缩强度测试按照GB1039—1992标准进行;密度测定按照GB6343—1995标准进行;热失重仪测试温度范围20～500℃,升温速率10℃/min,氮气气氛;动态力学性能(DMA)测试,频率为11Hz,升温速率为3℃/min;扫描电镜放大倍数为80。2　结果与讨论

211　异氰酸酯种类对聚氨酯微孔弹性体性能的影响

舜化学公司;聚己二酸丁二醇酯(PBA2000)、聚己内

酯(PCL300,Mn=300,f=3),工业品,上海复鑫缘化工有限公司;聚醚多元醇(TMN2000,Mn=2000,f=2),工业品,天津第三石油化工厂;1,42丁二醇,分析纯,北京化学试剂厂;三羟甲基丙烷,分析纯,天津市福辰化学试剂厂;匀泡剂(L580),工业品,北京汉丰聚氨酯有限公司;去离子水,自制。

电子万能试验机,CMT4304型,深圳新三思公司;热失重分析仪,TGA250H,日本岛津(SHIMAD2ZU)公司;动态粘弹谱仪,V型,美国TA公司;扫描电镜,S24700型,日本日立(HITACHI)公司。

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取密度同为120kg/m的NDI型与TDI型聚氨

酯微孔弹性体进行比较,其应力2应变曲线见图1。

从图1可见,在应变相同时,NDI型微孔弹性体的应力比TDI型微孔弹性体的大很多,即相同的变

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NDI型聚氨酯微孔弹性体的性能研究和成果

第1期　　　　　　　姜文英等 NDI型聚氨酯微孔弹性体的性能研究 25

表1　扩链剂种类对微孔弹性体力学性能的影响

扩链剂种类压缩强度/MPa

聚醚

20000190

聚己内酯

3001106

三羟甲

基丙烷

0163

1,42丁二醇0147

　注:压缩强度为25%压缩形变下数值。

1—NDI型;2—TDI型

从表1可见,采用聚己内酯(PCL300)为扩链剂制得的NDI,,而且能,;2000和1,42丁二醇交,三羟甲基丙烷限制了硬段氢键形成,使得聚氨酯微孔弹性体的压缩强度较小。214　NDI聚氨酯微孔弹性体的热稳定性

聚氨酯微孔弹性体常常承受高频往复作用力作用,容易生热而导致性能下降,因此考察热稳定性能对其使用非常重要,实验采用PCL300为扩链剂制得的NDI聚氨酯微孔弹性体的TG曲线见图3

。

图1　不同种类聚氨酯微孔弹性体应力变曲线

TDI,。因此,NDI型聚氨酯微

[5,6]

孔弹性体更适用于强冲击、小变形的应用场合。212　异氰酸酯指数对弹性体性能的影响在NDI型聚氨酯微孔弹性体制备过程中,异氰酸酯指数对制品性能有着较大影响。实验中保持其它条件不变,扩链剂为聚醚TMN2000,改变NDI的加入量,观察异氰酸酯指数对聚氨酯微孔弹性体压缩(25%压缩形变)的影响,结果见图2。

图3　NDI型聚氨酯微孔弹性体TGA谱图

图2　异氰酸酯指数对微孔弹性体压缩强度的影响

由图3可见,NDI型聚氨酯微孔弹性体在260℃

时几乎没有明显的热重损失,质量损失5%时的热分解温度为260～290℃,质量损失10%时的热分解温度为290～320℃,而普通聚氨酯的热分解温度为

[7]

240℃,相比之下,NDI型聚氨酯具有更好的热稳定性,能够承受高频作用力下因生热而产生的高温,满足缓冲材料所必备的耐热性能。215　动态力学性能分析

由图2可见,随着异氰酸酯指数的增加,聚氨酯微孔弹性体的压缩强度逐渐增大。这是由于随着异氰酸酯指数增加,分子链段中硬段含量增加,刚性链段增多,交联程度增加,致使压缩强度增大。但异氰酸酯指数过高,会使材料工艺性能下降,一般异氰酸酯指数控制在112～113之间。213　扩链剂对弹性体性能的影响

扩链剂对于改善和调节聚氨酯微孔弹性体的性能有很大作用。本实验采用PCL300、TMN2000、三羟甲基丙烷和1,42丁二醇为扩链剂,其扩链剂加入量与水量之间的摩尔比是5∶1,制备了密度为

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(350±10)kg/m的NDI型聚氨酯微孔弹性体,其力学性能见表1。

作为减震材料,动态粘弹性是NDI型聚氨酯微

孔弹性体重要指标。本实验以PCL300为扩链剂,对制得的NDI型聚氨酯微孔弹性体进行动态力学分析,并与TDI型聚氨酯微孔弹性体对比,结果见图4。由图4可见,NDI型聚氨酯微孔弹性体与TDI型聚氨酯微孔弹性体相比,具有更低的阻尼因子,更窄的阻尼温域范围,更小的阻尼峰面积。可以推测,高载荷动态使用条件下,NDI型聚氨酯微孔弹性体

NDI型聚氨酯微孔弹性体的性能研究和成果

26 聚氨酯工业　　　　　第23卷

3　结论

(1)与TDI型聚氨酯微孔弹性体相比,NDI型聚

氨酯微孔弹性体可承受应力大,变形小。因此,NDI型聚氨酯微孔弹性体更适用于强冲击小变形的场合。

(2)随着异氰酸酯指数的增大,NDI型聚氨酯微孔弹性体强度逐渐增大,112～113时的I。

()NDI型聚氨酯微孔弹性体热稳定性好,内耗低,恢复快,可应用在高载荷高频率缓冲减震材料中。

参　考　文　献

1　吕志平,杨茹果.用1,52萘二异氰酸酯合成聚氨酯弹性体.合成

1—NDI(顶点,-1816,0186);2—TDI(顶点,-2216,1112)

图4　NDI和TDI型聚氨酯微孔弹性体DMA谱

由于内生热小、,ND子结构,,规整度高,链段的刚性大,与软段间相容性差,容易产生两相间的微相分离,并且硬段结晶规整,较少软硬混合区域,因此受外力作用时,内摩擦力小,阻尼值低,动态性能优异。

另外,作为微孔弹性体材料,泡孔结构也是影响材料性能的重要因素。实验对所制的NDI型聚氨酯微孔弹性体进行扫描电镜观察,见图5

。

橡胶工业,1996,19(3):185～187

2　陈鑫实.浅谈NDI体系弹性体的工艺和设备.见:中国聚氨酯工

业协会弹性体专业委员会年会论文集,2005.27～33

3　Teitel′baumBY,GubaidullinAT,YagfarovaTA,etal.Polyester

urethanesbasedon1,52naphthalenediisocyanate,structureandthermalbehaviour.PolymerScienceUSSR,1990,32:23～ …… 此处隐藏：3667字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……