PTMG/MDI体系高回弹微孔弹性体的合成及动态、疏水性能研究

摘要

微孔聚氨酯弹性体不仅具有弹性体高硬度、高强度、耐磨等优异的性能，并且由于微小泡孔结构的存在，可以获得优良的减振性能，将其应用在高速铁路轨下减振结构中。为更好地发挥轨下减振作用，有必要提高其动态性能；为了在严寒地区减振产品可以正常使用，有必要优化其低温性能；同时，为解决潮湿环境吸水导致性能下降的问题，要提高其疏水性能；为提高减振产品的生产效率，有必要探究影响后熟化效果的因素。 本文以半预聚物法制备微孔聚氨酯弹性体，探究了多元醇的种类及分子量、两种多元醇的并用、扩链剂系数、扩链剂种类、硬段含量等变量同动态性能、低温性能的关系；并且，本文还探究了氟硅助剂、发泡剂含量对疏水性能的影响；最后，本文探究了催化剂的种类、用量以及后熟化时间对后熟化的影响。结果如下： (1)PCL型微孔聚氨酯弹性体力学性能十分优良，PTMG型微孔聚氨酯弹性体力学性能略低于PCL型，但冲击回弹更高。分子量2000的多元醇相比于分子量1000的多元醇，所合成的微孔聚氨酯弹性体具有更低的动静刚度比。三类多元醇合成的微孔聚氨酯弹性体动静刚度比的大小顺序为：PTMG型＜PCL型＜PPG型。并且在DMA测试中，PTMG型微孔聚氨酯弹性体的损耗因子同样为三者中最小，反应了其良好的动态性能。以EG作扩链剂时合成的微孔聚氨酯弹性体力学性能及回弹性能最佳。BDO型微孔聚氨酯弹性体力学性能同EG型相差无几，冲击回弹略低。DEG型和MPO型力学性能较差，拉断伸长率和压缩永久变形偏高。其动静刚度比的大小顺序为：EG型＜BDO型＜MPO型＜DEG型。随着扩链系数从0.8到1.2的变化，动静刚度比呈现出先降低后升高的趋势，在扩链系数为0.9时微孔聚氨酯弹性体可以获得最低的动静刚度比。随着硬段含量提高，硬度、拉伸撕裂强度变高，拉断伸长率和压缩永久变形变大，回弹有所降低，动静刚度比降低，损耗因子的峰值逐渐升高。 (2)PTMG2000/PPG220并用时，随着PTMG2000的增多，所合成的微孔聚氨酯弹性体对应的玻璃化转变温度逐渐降低。2000分子量的多元醇比1000分子量的多元醇所合成的微孔聚氨酯弹性体拥有更低的玻璃化转变温度。并且，相同分子量不同种类的多元醇合成的微孔聚氨酯弹性体Tg大小为：PTMG型＜PPG型＜PCL型，说明了聚醚型多元醇低温性能优于聚酯型。随着扩链系数的增大，微孔聚氨酯弹性体的玻璃化转变温度先略微升高后逐渐降低的规律，反映了其柔顺性及低温性能先降低后提高的过程。 (3)随着八氟戊醇含量的增加，微孔聚氨酯弹性体的疏水性能先有所升高后持平。随着硅油含量增加，微孔聚氨酯弹性体的接触角明显增大，表面张力及吸水率降低，疏水性提高。聚甲基三乙氧基硅烷含量过多时，会影响微孔聚氨酯弹性体的力学性能，但聚甲基三乙氧基硅烷对于微孔聚氨酯弹性体疏水性能的提高有一定作用。随着水含量升高，微孔聚氨酯弹性体力学性能变差，但截面接触角增加，呈现出增大表面张力、吸水率降低，疏水性提高。 (4)同A33相比，SA-1和SA-102这两种迟效型催化剂可以使反应体系有着更长的乳白时间、凝胶时间，更短的固化脱模时间，且SA-1催化活性略高于SA-102。随着后熟化天数的增加，微孔聚氨酯弹性体的力学性能逐渐提高。且因为SA-1催化活性略高于SA-102，SA-1型微孔聚氨酯弹性体的最佳后熟化时间为72小时，而SA-102型微孔聚氨酯弹性体的最佳后熟化时间为96小时。

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