摘要：本文以聚碳酸酯二醇（PCDL）、4，4′-二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）和1，6-己二醇（HG）为原料。采用预聚体法，在双螺杆挤出机中反应，制备了硬段含量不同的热塑性聚氨酯弹性体（TPU）。实验对TPU的合成工艺进行了探索研究，并利用拉伸试验、邵氏硬度、偏光显微镜、X射线广角衍射、维卡软化点、热失重、差示扫描量热和旋转流变仪等仪器对合成的聚氨酯弹性体进行性能测试与表征。研究结果表明：随着聚氨酯弹性体中硬段含量的不断升高，PCDL/MDI/HG体系的聚氨酯弹性体的强度、硬度、软化温度和高温稳定性等性能均有提高，且该体系的聚氨酯弹性体内部分子排列的有序度增加，微相分离结构越来越完善，TPU的结晶性能明显提升。
关键词：聚碳酸酯二醇，1，6-己二醇，预聚体，热塑性聚氨酯弹性体
目 录
1前言……………………………………………………………………………………1
1.1聚氨酯弹性体简介…………………………………………………………………2
1.2合成聚氨酯弹性体的原料…………………………………………………………4
1.2.1低分子聚合物多元醇………………………………………………………………4
1.2.2异氰酸酯……………………………………………………………………………5
1.2.3扩链剂………………………………………………………………………………6
1.2.4配合剂………………………………………………………………………………6
1.3聚氨酯弹性体的结构与性能的关系………………………………………………7
1.3.1聚氨酯弹性体的结构………………………………………………………………7
1.3.2聚氨酯弹性体软段与性能的关系…………………………………………………8
1.3.3聚氨酯弹性体硬段与性能的关系…………………………………………………8
1.3.4聚氨酯弹性体氢键与性能的关系………………………………………………9
1.4聚氨酯弹性体的加工方法…………………………………………………………10
1.4.1一步法……………………………………………………………………………11
1.4.2预聚体法…………………………………………………………………………11
1.4.3半预聚体法………………………………………………………………………12
1.5本文研究内容………………………………………………………………………13
2实验部分………………………………………………………………………………14
2.1主要原料和设备……………………………………………………………………14
2.1.1实验原料…………………………………………………………………………14
2.1.2实验设备…………………………………………………………………………15
2.2聚氨酯弹性体的制备………………………………………………………………16
2.3测试与表征………………………………………………………………………17
2.3.1拉伸性能测试……………………………………………………………………17
2.3.2硬度测试…………………………………………………………………………18
2.3.3 X射线衍射………………………………………………………………………18
2.3.4偏光显微镜………………………………………………………………………18
2.3.5维卡软化点………………………………………………………………………18
2.3.6差示扫描量热（DSC）……………………………………………………………19
2.3.7热失重（TG）………………………………………………………………………19
2.3.8旋转流变仪………………………………………………………………………19
3结果与讨论论…………………………………………………………………………21
3.1 TPU样条制备工艺研究……………………………………………………………21
3.1.1微型挤出机工艺…………………………………………………………………21
3.1.2微型注塑机工艺…………………………………………………………………21
3.2 TPU的力学性能分析………………………………………………………………22
3.3 TPU的结晶性能分析………………………………………………………………24
3.4 TPU的抗热变形性能分析…………………………………………………………29
3.5 TPU的热稳定性能分析……………………………………………………………31
3.5 TPU的流变性能分析………………………………………………………………33
结论……………………………………………………………………………………35
参考文献………………………………………………………………………………36
符号说明………………………………………………………………………………38
致谢……………………………………………………………………………………39
本文研究内容
本文采用PCDL、MDI、HG为原料制备热塑性聚氨酯弹性体。其中以PCDL为聚氨酯弹性体的软段，HG为扩链剂，以及MDI为硬段的组成部分。在实验室条件下保持软段低聚物多元醇分子量不变的情况下制备硬段含量不同的的热塑性聚氨酯。探索研究PCDL/MDI/HG体系的TPU的合成方法和挤出注射工艺。利用拉伸试验、邵氏硬度、偏光显微镜、X射线广角衍射、维卡软化点、热失重、差示扫描量热和旋转流变仪对合成的聚氨酯弹性体进行性能测试与表征。研究不同硬段含量的PCDL/MDI/HG体系的热塑性聚氨酯弹性体结构与性能的关系。
