室温固化浇注型HTPB胶粘剂弹性体的制备及性能研究

摘要

端羟基聚丁二烯(HTPB)是一种遥爪型多元醇预聚物,是液体橡胶中的重要品种,本身的透明度好、粘度黏度低、耐油耐老化、低温性能和加工性能好,它可与二异氰酸酯(甲苯二异氰酸酯(TDI),异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)等)进行交联反应能制成各种性能良好的聚氨基甲酸酯材料,被广泛应用于弹性体涂料、胶粘剂等众多领域中。但是由于其固化时间较长和固化温度较高,且不加填充剂时其力学性能较差,因此,关于HTPB室温固化和改善其弹性体力学性能,在国内外越来越受到人们的重视。
　　本文以HTPB为原料,用两步法和一步法分别合成HTPB弹性体,通过比较两种方法的弹性体力学性能,两步法合成出的弹性体力学性能各种指标均较差,所以重点研究一步法合成的HTPB弹性体,考查其力学性能、流变性能和固化反应放出的固化热,通过研究温度、固化参数、固化剂、扩链剂和催化剂等因素对HTPB弹性体力学性能、流变性能和固化热的影响。
　　本文主要研究内容及结论如下:
　　(1)在真空条件下,对原料进行去水。通过对一步法合成的HTPB弹性体的力学性能的考查,当固化参数(NCO/OH)R=1.2,固化剂为TDI,扩链剂为1.4-丁二醇(BDO)时可以得到力学性能较佳的弹性体,其断裂伸长率可达968.8％,拉伸强度为1.55MPA,硬度为42邵A,其中三-乙氧苯基铋(TEPB)最为适合作为其常温催化剂。
　　(2)考查了浇注型HTPB胶粘剂弹性体的流变性能,分析了固化参数、扩链剂和固化剂对弹性体流动流平性的影响,结果表明,发现当R=1.5时,流动流平性较差,不适合作为体系的配比。二胺类的扩链剂不适合作为体系的扩链剂,且MDI不适合作为固化剂。考查催化剂因素时,发现只有TEPB可以测出其黏度对数,而T-12和T-9作为催化剂时,催化活性过大,反应剧烈,其表观黏度太大,无法做出其黏度对数增长曲线。当R=1.2,固化剂为TDI,扩链剂为BDO时,催化剂为TEPB胶粘剂具有较好的流动流平性,起始流动指数n=0.98,此体系可作为浇注最佳配比。
　　(3)进一步考查一步法合成的浇注型HTPB胶粘剂弹性体固化的DSC热分析。通过对固化时间、固化参数、固化剂、扩链剂和催化剂的影响研究,当R=1.2,固化剂为TDI,扩链剂为BDO,催化剂为TEPB时,体系的固化热为25.54kJ·mol-1,且其固化峰最为尖锐,说明固化反应速率最高。
　　综上所述,当配方为HTPB-TDI-BDO-TEPB时,可得到力学性能,流变性能和热性能均相对最佳的数值。且采用DSC曲线法和Kissinger动力学分析方法,可知道该配方体系的表观活化能为46.24kJ·mol-1。

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1 绪 论

1.1 端羟基聚丁二烯

1.2 HTPB弹性体的固化合成

1.3 HTPB弹性体的特性及其应用

1.4 课题研究的目的与意义

1.5 主要研究内容

2 HTPB弹性体的力学性能研究

2.1引言

2.2 实验部分

2.3结果与讨论

2.4 本章小结

3 HTPB弹性体流变性能的研究

3.1引言

3.2 实验部分

3.3结果与讨论

3.4本章小结

4 HTPB弹性体固化的DSC热分析研究

4.1引言

4.2 实验部分

4.3结果与讨论

4.4本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果

致谢