双组分聚氨酯密封胶的制备及性能研究

摘要

近年来我国高速铁路发展迅速，其中板式无砟轨道占据我国高铁轨道很大比重，其中每两个轨道板之间的凸型挡台需要密封胶的嵌缝浇注。由于常用的硅酮密封胶和聚硫密封胶强度低、粘结性差、易变形，聚氨酯密封胶虽然强度高、粘结性能强，但耐高低温、耐湿热性能差，所以本文将研制一种耐高低温、耐湿热性能良好且力学强度优异、成本低的双组分聚氨酯密封胶。
　　本文选用由碳化二亚胺改性的耐水解性能优异的MDI-100LL作为硬段，柔性较好的聚醚多元醇 PTMEG作为软段，活性适中的小分子醇 BDO作为扩链剂，采用预聚法制备双组分聚氨酯密封胶。通过二正丁胺滴定NCO法，确定最佳合成工艺的反应温度是80℃，反应时间是2 h。确定合成工艺后，研究n(-NCO/-OH)值（R值）对聚氨酯密封胶力学性能、热稳定性及吸水率的影响，结果发现当R值为1.15时，聚氨酯密封胶的力学性能最好，粘度为5865 mPa.s、拉伸强度为18.97MPa、断裂伸长率为436.85％、粘结强度为7.96 MPa，吸水率为1.79%，热分解性比较稳定。基于最佳R值1.15，研究PTMEG不同分子量的复配对聚氨酯密封胶性能的影响，结果发现当 PMTEG2000/PTMEG1000为1:1时，聚氨酯密封胶的综合性能最好，拉伸强度为17.07 MPa、断裂伸长率为502.23%、粘结强度为8.53 MPa。
　　基于上面的基础试验，分别向体系中添加轻质 CaCO3和炭黑两种填料。首先添加20%、30%、40%、50%的CaCO3，结果发现当添加量为30%时，填料在聚氨酯体系中分散均匀、力学性能最好，拉伸强度为20.07 MPa、断裂伸长率为412.19%、粘结强度为9.43 MPa，吸水率为1.66%，600℃残余质量为13.18%，热分解性稳定。与填料 CaCO3对比，添加5%、10%、15%、20%的炭黑粒子，结果发现当添加量为10%时，填料在聚氨酯体系中分散均匀，力学性能最好，拉伸强度为21.76 MPa、断裂伸长率为411.32%、粘结强度为9.76 MPa，吸水率为1.99%，600℃残余质量为8.22%，热分解性稳定。
　　将上述三种配方中最优的试样纯PU、30% CaCO3/PU、10%炭黑/PU进行高低温和耐湿热老化试验。湿热老化和高低温前后对比，发现10%炭黑/PU材料的老化率最低，其次为30% CaCO3/PU、纯PU材料老化率最高。

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第1章 绪 论

1.1课题研究的背景

1.2研究目的及意义

1.3聚氨酯弹性体简介

1.4聚氨酯密封胶的简介

1.5 本论文主要研究内容

第2章 实验设计与研究方法

2.1实验原料及设备

2.2聚氨酯密封胶的制备方法

2.3性能测试表征方法

第3章 聚氨酯密封胶预聚体的制备

3.1引言

3.2合成工艺的确定

3.3异氰酸酯指数R的影响

3.4 PTMEG的分子量对聚氨酯密封胶性能的影响

3.5 本章小结

第4章 填料对聚氨酯密封胶性能的影响

4.1引言

4.2 CaCO3对聚氨酯密封胶性能的影响

4.3炭黑对聚氨酯密封胶性能的影响

4.4 PU对混凝土表面的渗透性

4.5 本章小结

第5章 聚氨酯密封胶耐湿热和高低温的研究

5.1 引言

5.2 PU湿热条件下的性能变化

5.3 PU高低温循环条件下的性能变化

5.4 本章小结

结论

参考文献

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