双组份聚氨酯密封胶的制备及性能研究

发布时间：2017-04-26 12:12

  本文关键词：双组份聚氨酯密封胶的制备及性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：聚氨酯密封胶因其高模量、高弹性、粘接性好而被广泛应用在土木建筑、交通运输等领域，作为结构胶黏剂起粘接、密封、缓冲的作用。双组份聚氨酯密封胶的配方可调自由度大，性能设计性好，常温固化且无溶剂污染，应用尤其广泛。本文采用预聚体法，以异氰酸酯（MDI）和聚醚多元醇（PTMEG）生成嵌段共聚物来制备一种综合性能良好的双组份聚氨酯密封胶，优化其制备工艺参数；并采用液体橡胶来增加密封胶的低温韧性和耐水性，研究了聚氨酯结构与性能的相互关系。 将MDI和PTMEG两种单体原料本体聚合生成端-NCO预聚体作为密封胶主剂，制备时加入0.1%wt的苯甲酰氯作为阻聚剂，聚合温度为702℃，反应3h并采用逐步升温可以控制反应顺利进行。以多元醇和扩链剂BDO混合作为固化剂，与预聚体室温固化，成为热塑性聚氨酯弹性体。红外测试显示预聚体-NCO峰消失，固化确实生成了氨基甲酸酯基结构。原子力照片可以看出，聚氨酯具有微相分离结构，软硬段相互不相容，，相互重叠。 设计了双因素预聚体中r值（-NCO:-OH）及扩链剂含量的正交试验。双组份混合后的表干时间约为24h，最大固化收缩量小于2.4mm。r等于3时密封胶的力学性能较好。扩链剂使拉伸强度增大而断裂伸长率减小，粘接强度最大可达5.02MPa，固化剂中BDO与PTMEG为3:1时，撕裂强度最大。热分析表明扩链剂和硬段含量增加会提高聚氨酯的耐热性能，且材料存在后熟化阶段。DMA分析说明在低温下PTMEG制备的聚氨酯仍具有弹性，但是耐水性测试结果不理想。 引入端羟基聚丁二烯（HTPB）与PTMEG、MDI共聚，HTPB和PTMEG的摩尔比为1~4时预聚体粘度尚可。HTPB增大了聚氨酯密封胶的断裂伸长率和撕裂强度，粘结强度略有降低。与PTMEG相比，加入HTPB使得聚氨酯的初始分解温度和600℃剩余质量下降，对热稳定性的改善体现在软段相中。动态粘弹谱显示当预聚体中半数-OH由HTPB提供时，试样模量最大，为4525MPa。HTPB的加入使软段的玻璃化转变温度从室温降至-50℃左右，相分离程度增加，材料的耐低温性能有了显著改善。HTPB中疏水的双键提高了聚氨酯的耐水性，吸湿率降低，浸泡后试样的拉伸强度和断裂伸长率下降程度明显减少，力学性能保留率大于70%。
【关键词】：聚氨酯密封胶 预聚体 微相分离 性能与结构
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TQ433.432
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 目录7-10
• 第1章 绪论10-25
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义10-12
• 1.2 聚氨酯密封胶的制备研究现状12-17
• 1.2.1 聚氨酯制备的合成原理12-14
• 1.2.2 聚氨酯弹性体的制备方法14-17
• 1.3 聚氨酯密封胶的性能研究17-24
• 1.3.1 聚氨酯弹性体中的微相分离结构17-21
• 1.3.2 分子间相互作用与氢键21-22
• 1.3.3 聚氨酯的热稳定性及耐水性22-24
• 1.4 主要研究内容24-25
• 第2章 试验材料及方法25-35
• 2.1 试验材料及仪器设备25-26
• 2.1.1 试验材料25
• 2.1.2 试验设备25-26
• 2.2 试验方法和合成工艺26-29
• 2.2.1 预聚体法制备聚氨酯密封胶26-28
• 2.2.2 影响聚氨酯密封胶性能的因素28-29
• 2.3 测试与表征29-35
• 2.3.1 预聚体中-NCO 含量测定29-30
• 2.3.2 混合液性能测试30-31
• 2.3.3 耐水性测试31
• 2.3.4 综合热分析31-32
• 2.3.5 动态力学性能测试32
• 2.3.6 力学性能测试32-34
• 2.3.7 红外光谱分析34
• 2.3.8 原子力显微镜观察34
• 2.3.9 扫描电子显微镜观察34-35
• 第3章 双组份聚氨酯密封胶的制备35-46
• 3.1 聚氨酯密封胶合成的准备工作35
• 3.2 制备聚氨酯预聚体的影响因素35-43
• 3.2.1 单体的结构35-38
• 3.2.2 预聚温度及时间的确定38-40
• 3.2.3 预聚体合成温度的控制40-41
• 3.2.4 预聚体中-NCO 和-OH 比值的影响41-42
• 3.2.5 阻聚剂的作用42-43
• 3.3 红外光谱分析43-44
• 3.4 微观形貌分析44-45
• 3.5 本章小结45-46
• 第4章 聚醚型双组份聚氨酯密封胶的性能研究46-59
• 4.1 引言46-47
• 4.2 双组份混合液性能测试47-49
• 4.2.1 预聚体的外观形貌及储存期47-48
• 4.2.2 表干时间和固化收缩量48-49
• 4.3 聚醚型双组份聚氨酯密封胶的力学性能研究49-52
• 4.3.1 拉伸强度和断裂伸长率50-51
• 4.3.2 密封胶的粘接强度51
• 4.3.3 撕裂强度51-52
• 4.4 聚醚型双组份聚氨酯密封胶的热稳定性研究52-54
• 4.5 聚醚型双组份聚氨酯密封胶的动态力学性能研究54-56
• 4.6 聚醚型双组份聚氨酯密封胶的耐水性研究56-57
• 4.7 本章小结57-59
• 第5章 HTPB 双组份聚氨酯密封胶的制备及性能研究59-72
• 5.1 HTPB 双组份聚氨酯密封胶的制备59-61
• 5.2 HTPB 双组份聚氨酯密封胶的力学性能研究61-63
• 5.2.1 HTPB 双组份聚氨酯密封胶的力学性能61-62
• 5.2.2 HTPB 与 PTMEG 两种聚氨酯密封胶力学性能比较62-63
• 5.3 HTPB 双组份聚氨酯密封胶的热稳定性研究63-66
• 5.3.1 HTPB 双组份聚氨酯密封胶的热分析63-65
• 5.3.2 HTPB 与 PTMEG 两种聚氨酯密封胶耐热性能比较65-66
• 5.4 HTPB 双组份聚氨酯密封胶的动态力学性能研究66-68
• 5.4.1 HTPB 双组份聚氨酯密封胶的动态力学性能分析66-68
• 5.4.2 HTPB 与 PTMEG 两种聚氨酯密封胶动态力学性能比较68
• 5.5 HTPB 双组份聚氨酯密封胶的耐水性研究68-70
• 5.5.1 HTPB 双组份聚氨酯密封胶的耐水性测试分析68-69
• 5.5.2 HTPB 与 PTMEG 两种聚氨酯密封胶耐水性比较69-70
• 5.6 本章小结70-72
• 结论72-73
• 参考文献73-78
• 致谢78

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前7条

1 陈晓明;郑水蓉;苏航;凡永利;;聚氨酯密封剂改性方法研究进展[J];中国胶粘剂;2011年08期

2 王晶;赵大生;孙秀英;;我国环保胶黏剂的现状及发展趋势[J];化学与粘合;2009年02期

3 朱本玮;林安;甘复兴;;聚氨酯弹性灌封料的研制[J];聚氨酯工业;2006年06期

4 李丽娟,吴良义;聚氨酯密封胶国外研究进展[J];热固性树脂;2002年02期

5 陈丽珠;黄洪;陈焕钦;;水性聚氨酯的发展与应用研究进展[J];涂料技术与文摘;2008年05期

6 赵金义;姜法治;毕雪玲;;聚氨酯密封胶在建筑中的应用[J];特种橡胶制品;2008年05期

7 曲建波,张晓镭,戴晔;聚氨酯树脂耐水解稳定性的研究[J];陕西科技大学学报;2003年02期

  本文关键词：双组份聚氨酯密封胶的制备及性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：328426