摘要：采用聚己二酸丁二醇酯二醇（PBA）、4,4′－二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）及1,6-己二醇（HG）为原料，通过预聚体法制备了硬段含量相同，软段分子量不同；软段分子量相同，硬段含量不同的热塑性聚氨酯弹性体。采用拉伸试验、硬度测试、旋转流变仪、热失重分析、X射线衍射、热变形维卡软化温度测定仪等研究手段研究了不同软段分子量及不同硬段含量TPU结构与性能关系。分析结果表明：PBA/MDI/HG体系TPU随着软段分子量的增加，拉伸强度、强度逐渐增大，断裂伸长率增大；随着硬段含量增加，拉伸强度、硬度逐渐增大，断裂伸长率增大；随着软段分子量的增加，TPU热稳定性越来越好， 软段分子量为3000的TPU初始分解温度达到了293.7℃；随着软段分子量的增加，TPU抗热变形能力增强，软段分子量为3000的TPU具有较高的抗热变形能力，维卡软化点温度达到103℃；结晶性能分析表明TPU具有一定的结晶性能；流变性能分析结果表明TPU表现出典型的假塑性流体的特征。
关键词：热塑性聚氨酯，聚己二酸丁二醇酯二醇，预聚体法，旋转流变仪，结晶性能
目 录
1 前言 1
1.1 TPU简介 1
1.2 制备TPU原料 1
1.3 制备TPU方法 5
1.4 TPU结构与性能 6
1.4.1 TPU的力学性能 7
1.4.2 TPU的热性能 7
1.4.3 软段结构对TPU性能的影响 7
1.4.4 硬段对TPU性能的影响 8
1.5 本课题的研究内容 8
2 实验部分 10
2.1 实验原料 10
2.2 实验仪器 10
2.3 实验内容及方法 11
2.3.1 聚酯多元醇PBA的合成 11
2.3.2 TPU合成原料用量计算 12
2.3.3 TPU的合成工艺 13
2.3.4 TPU样条的制备 14
2.4 性能测试分析 16
2.4.1 拉伸性能测试 16
2.4.2 DSC测试 16
2.4.3 流变性能测试 16
2.4.4 热重测试 17
2.4.5 X射线衍射测试 17
2.4.6 硬度测试 18
2.4.7 维卡软化点测试 18
2.4.8 偏光显微镜观察结晶情况 19
3 结果与讨论 20
3.1 TPU拉伸力学性能 20
3.1.1 软段分子量对TPU力学性能的影响 20
3.1.2 硬段含量对TPU力学性能的影响 21
3.2 TPU的硬度 22
3.3 不同组分TPU的流变性能分析 23
3.3.1 软段分子量不同对TPU流变性能的影响 23
3.3.2 硬段含量不同对TPU流变性能的影响 25
3.4 不同组分TPU的DSC分析 26
3.5 TPU的热性能 27
3.5.1 TPU热失重分析 27
3.5.2 TPU维卡软化点测定 28
3.6 TPU结晶性能 29
3.6.1 TPU X射线衍射测试 29
3.6.2 偏光显微镜观察TPU结晶情况 30
3.6.3 旋转流变仪表征TPU结晶情况 31
4 结论 34
参考文献 35
致谢 36
本课题的研究内容
聚氨酯弹性体由于其优异的耐磨性、耐低温、高强度、耐油性而广泛应用于矿山油田机械的各种橡胶零部件。聚氨酯的发展虽然只有60余年的历史，但其优良的性能倍受世人的青睐和重视。近年来其发展也是十分的迅速。
而随着汽车工业的发展和汽车轻量化的要求，聚氨酯等合成材料的应用也越来越广泛，如保险杠，车身板等。这样一来，高性能的聚氨酯弹性体的研究便迫在眉睫[9]。
任何材料的性能决定于其结构，因此开发高性能聚氨酯弹性体，首先应了解、认识其结构，并摸清其结构与性能之间的关系。
实验研究内容：
（1）聚酯多元醇PBA的制备。
（2）研究不同组分TPU试样的性能和随组分的变化规律。
在不改变基本原料的基础上通过改变原料的配比，明确硬段含量相同，软段分子量不同(1000,2000,3000)对聚氨酯的性能的影响，确定该种体系下TPU的最适软段分子量；同时明确软段分子量相同条件下，不同硬段含量(30%,35%,40%)对聚氨酯结晶性及热稳定性的影响，确定该种体系下TPU的硬段最适含量，并制备性能优良的聚氨酯产物。
