双组份聚氨酯密封胶的制备及性能研究

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70±2℃，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%。

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第1章 绪 论

1.1课题背景及研究的目的和意义

1.2聚氨酯密封胶的制备研究现状

1.3聚氨酯密封胶的性能研究

1.4主要研究内容

第2章 试验材料及方法

2.1试验材料及仪器设备

2.2试验方法和合成工艺

2.3测试与表征

第3章 双组份聚氨酯密封胶的制备

3.1聚氨酯密封胶合成的准备工作

3.2制备聚氨酯预聚体的影响因素

3.3红外光谱分析

3.4微观形貌分析

3.5本章小结

第4章 聚醚型双组份聚氨酯密封胶的性能研究

4.1引言

4.2双组份混合液性能测试

4.3聚醚型双组份聚氨酯密封胶的力学性能研究

4.4聚醚型双组份聚氨酯密封胶的热稳定性研究

4.5聚醚型双组份聚氨酯密封胶的动态力学性能研究

4.6聚醚型双组份聚氨酯密封胶的耐水性研究

4.7本章小结

第5章 HTPB双组份聚氨酯密封胶的制备及性能研究

5.1 HTPB双组份聚氨酯密封胶的制备

5.2 HTPB双组份聚氨酯密封胶的力学性能研究

5.3 HTPB双组份聚氨酯密封胶的热稳定性研究

5.4 HTPB双组份聚氨酯密封胶的动态力学性能研究

5.5 HTPB双组份聚氨酯密封胶的耐水性研究

5.6本章小结

结论

参考文献

声明

致谢