有机蒙脱土/对苯二异氰酸酯型热塑性聚氨酯弹性体复合材料的制备与性能研究
发布时间：2021-05-31 14:39
选用纳米蒙脱土和对苯二异氰酸酯（PPDI）为原料,经原位插层聚合预聚体法制备了有机蒙脱土（OMMT）含量不同的OMMT/PPDI型热塑性聚氨酯弹性体（TPU）复合材料。利用红外光谱、X射线衍射、热重和维卡软化温度测试等手段表征和分析复合材料的化学结构、微观结构、结晶性、耐热性和力学性能,并与4,4′-二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）型TPU复合材料作比较。结果表明:OMMT/TPU为插层型复合材料,PPDI-TPU的结晶性和耐热性明显优于MDI-TPU;PPDI-TPU 5%失重率时的温度比MDI-TPU高出53.45℃;PPDI-TPU的最大分解速率温度比MDI-TPU高出54.94℃。OMMT/PPDI-TPU的维卡软化温度约是OMMT/MDI-TPU的2倍。当OMMT含量为3%（质量分数）时,复合材料的力学性能最佳,与纯TPU相比,OMMT的加入具有既增强又增韧的作用。
【文章来源】：化工新型材料. 2017,45(10)北大核心CSCD
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
图５ＰＰＤＩ－ＴＰＵ３和ＭＤＩ－ＴＰＵ３的ＴＧ／ＤＴＧ曲线图表１ＰＰＤＩ－ＴＰＵ３和ＭＤＩ－ＴＰＵ３的热重分析
Ｏ硬段相比ＭＤＩ－ＢＤＯ更致密，内聚能更大，具有更高的热稳定性。同时，由于ＰＰＤＩ－ＢＤＯ硬段相的紧密堆集，结晶性软段相更加完善，进一步提高了ＴＰＵ的耐热性［５］。图５ＰＰＤＩ－ＴＰＵ３和ＭＤＩ－ＴＰＵ３的ＴＧ／ＤＴＧ曲线图表１ＰＰＤＩ－ＴＰＵ３和ＭＤＩ－ＴＰＵ３的热重分析样品Ｔ５％／℃Ｔ５０％／℃ＤＴＧｍａｘ／℃ＰＰＤＩ－ＴＰＵ３３３０．６０４１０．４７４１３．０７ＭＤＩ－ＴＰＵ３２７７．１５３７７．１６３５８．１３图６为ＯＭＭＴ／ＰＰＤＩ型ＴＰＵ及ＯＭＭＴ／ＭＤＩ型ＴＰＵ复合材料的维卡软化温度对比图。由图可知，ＯＭＭＴ／ＰＰＤＩ型ＴＰＵ复合材料的维卡软化温度明显高于ＯＭＭＴ／ＭＤＩ型ＴＰＵ复合材料，数值上约是其２倍，说明ＰＰＤＩ－ＴＰＵ的耐热变形性明显优于ＭＤＩ－ＴＰＵ。ＰＰＤＩ与ＭＤＩ都是芳香族二异氰酸酯，刚性苯环比例越大，试样抗形变能力越强［１５］。另外，还可看出，无论哪种异氰酸酯体系，与纯ＴＰＵ相比，ＯＭＭＴ的加入均提高了复合材料的耐热性，且以ＯＭＭＴ含量为３％图６不同ＯＭＭＴ含量的ＰＰＤＩ－ＴＰＵ和ＭＤＩ－ＴＰＵ的维卡软化温度变化柱状图时的维卡软化温度最高。这可能是由于ＯＭＭＴ自身就具有热阻隔作用，片层结构又限制着层间高分子链的自由活动，表现出较高的抗热变形能力［１６］。ＯＭＭＴ含量越多，容易团聚，插层结构减少，故ＴＰＵ３具有最高的维卡软化温度。２．５力学性能分析表２显示了ＯＭＭＴ／ＰＰＤＩ型ＴＰＵ及ＯＭＭＴ／
＝２０°附近出现吸收峰，其中ＭＤＩ－ＴＰＵ０呈现典型的非晶漫散射宽峰，ＰＰＤＩ－ＴＰＵ０隆峰较高，且在隆峰两侧叠加有明显的结晶锐衍射峰，表明ＰＰＤＩ－ＴＰＵ内部结构为晶相与非晶相并存，且存在不同形式的结晶形态。这与ＰＰＤＩ的分子结构有关，ＰＰＤＩ分子结构简单，且高度对称，与ＢＤＯ扩链可生成极为致密的硬段，致使ＴＰＵ体系具有极好的微相分离，高结晶性软段ＰＢＡ及高结晶性硬段ＰＰＤＩ－ＢＤＯ可各自形成结晶相，故隆峰两侧出现明显的结晶锐衍射峰［１２］。图３ＰＰＤＩ－ＴＰＵ０及ＭＤＩ－ＴＰＵ０的广角ＸＲＤ谱图图４试样的广角ＸＲＤ谱图图４为不同ＯＭＭＴ含量ＰＰＤＩ型ＴＰＵ复合材料的广角·６４·
【参考文献】：
期刊论文
[1]主链含酰亚胺环和炔基的聚酰亚胺型聚氨酯弹性体的合成及阻燃性能[J]. 唐启恒,艾青松,杨荣杰,何吉宇. 高等学校化学学报. 2014(01)
[2]GAP/MDI/DEG含能热塑性弹性体的合成与性能[J]. 左海丽,肖乐勤,菅晓霞,周伟良,徐复铭. 高分子材料科学与工程. 2010(12)
[3]钠基蒙脱土的有机改性及其表征[J]. 张林,陈介南,刘进,胡进波,于文吉. 复合材料学报. 2009(05)
[4]高性能浇注型聚氨酯弹性体的耐热性能[J]. 赵雨花,贾林才,亢茂青,王心葵. 合成橡胶工业. 2008(03)
[5]高性能聚氨酯用的PPDI[J]. Wang C.Whelchel,边景明. 橡胶参考资料. 1992(11)
博士论文
[1]高性能浇注型聚氨酯弹性体性能与结构形态相关关系的研究[D]. 陈晓东.华南理工大学 2010
硕士论文
[1]聚氨酯弹性体耐热性能的研究[D]. 陈由亮.青岛科技大学 2009
[2]热塑性弹性体/热塑性塑料体系分子链运动的研究[D]. 寇雪莹.华东师范大学 2007
本文编号：3208444
【文章来源】：化工新型材料. 2017,45(10)北大核心CSCD
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
图５ＰＰＤＩ－ＴＰＵ３和ＭＤＩ－ＴＰＵ３的ＴＧ／ＤＴＧ曲线图表１ＰＰＤＩ－ＴＰＵ３和ＭＤＩ－ＴＰＵ３的热重分析
Ｏ硬段相比ＭＤＩ－ＢＤＯ更致密，内聚能更大，具有更高的热稳定性。同时，由于ＰＰＤＩ－ＢＤＯ硬段相的紧密堆集，结晶性软段相更加完善，进一步提高了ＴＰＵ的耐热性［５］。图５ＰＰＤＩ－ＴＰＵ３和ＭＤＩ－ＴＰＵ３的ＴＧ／ＤＴＧ曲线图表１ＰＰＤＩ－ＴＰＵ３和ＭＤＩ－ＴＰＵ３的热重分析样品Ｔ５％／℃Ｔ５０％／℃ＤＴＧｍａｘ／℃ＰＰＤＩ－ＴＰＵ３３３０．６０４１０．４７４１３．０７ＭＤＩ－ＴＰＵ３２７７．１５３７７．１６３５８．１３图６为ＯＭＭＴ／ＰＰＤＩ型ＴＰＵ及ＯＭＭＴ／ＭＤＩ型ＴＰＵ复合材料的维卡软化温度对比图。由图可知，ＯＭＭＴ／ＰＰＤＩ型ＴＰＵ复合材料的维卡软化温度明显高于ＯＭＭＴ／ＭＤＩ型ＴＰＵ复合材料，数值上约是其２倍，说明ＰＰＤＩ－ＴＰＵ的耐热变形性明显优于ＭＤＩ－ＴＰＵ。ＰＰＤＩ与ＭＤＩ都是芳香族二异氰酸酯，刚性苯环比例越大，试样抗形变能力越强［１５］。另外，还可看出，无论哪种异氰酸酯体系，与纯ＴＰＵ相比，ＯＭＭＴ的加入均提高了复合材料的耐热性，且以ＯＭＭＴ含量为３％图６不同ＯＭＭＴ含量的ＰＰＤＩ－ＴＰＵ和ＭＤＩ－ＴＰＵ的维卡软化温度变化柱状图时的维卡软化温度最高。这可能是由于ＯＭＭＴ自身就具有热阻隔作用，片层结构又限制着层间高分子链的自由活动，表现出较高的抗热变形能力［１６］。ＯＭＭＴ含量越多，容易团聚，插层结构减少，故ＴＰＵ３具有最高的维卡软化温度。２．５力学性能分析表２显示了ＯＭＭＴ／ＰＰＤＩ型ＴＰＵ及ＯＭＭＴ／
＝２０°附近出现吸收峰，其中ＭＤＩ－ＴＰＵ０呈现典型的非晶漫散射宽峰，ＰＰＤＩ－ＴＰＵ０隆峰较高，且在隆峰两侧叠加有明显的结晶锐衍射峰，表明ＰＰＤＩ－ＴＰＵ内部结构为晶相与非晶相并存，且存在不同形式的结晶形态。这与ＰＰＤＩ的分子结构有关，ＰＰＤＩ分子结构简单，且高度对称，与ＢＤＯ扩链可生成极为致密的硬段，致使ＴＰＵ体系具有极好的微相分离，高结晶性软段ＰＢＡ及高结晶性硬段ＰＰＤＩ－ＢＤＯ可各自形成结晶相，故隆峰两侧出现明显的结晶锐衍射峰［１２］。图３ＰＰＤＩ－ＴＰＵ０及ＭＤＩ－ＴＰＵ０的广角ＸＲＤ谱图图４试样的广角ＸＲＤ谱图图４为不同ＯＭＭＴ含量ＰＰＤＩ型ＴＰＵ复合材料的广角·６４·
【参考文献】：
期刊论文
[1]主链含酰亚胺环和炔基的聚酰亚胺型聚氨酯弹性体的合成及阻燃性能[J]. 唐启恒,艾青松,杨荣杰,何吉宇. 高等学校化学学报. 2014(01)
[2]GAP/MDI/DEG含能热塑性弹性体的合成与性能[J]. 左海丽,肖乐勤,菅晓霞,周伟良,徐复铭. 高分子材料科学与工程. 2010(12)
[3]钠基蒙脱土的有机改性及其表征[J]. 张林,陈介南,刘进,胡进波,于文吉. 复合材料学报. 2009(05)
[4]高性能浇注型聚氨酯弹性体的耐热性能[J]. 赵雨花,贾林才,亢茂青,王心葵. 合成橡胶工业. 2008(03)
[5]高性能聚氨酯用的PPDI[J]. Wang C.Whelchel,边景明. 橡胶参考资料. 1992(11)
博士论文
[1]高性能浇注型聚氨酯弹性体性能与结构形态相关关系的研究[D]. 陈晓东.华南理工大学 2010
硕士论文
[1]聚氨酯弹性体耐热性能的研究[D]. 陈由亮.青岛科技大学 2009
[2]热塑性弹性体/热塑性塑料体系分子链运动的研究[D]. 寇雪莹.华东师范大学 2007
本文编号：3208444
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