耐高溫型聚氨酯脲材料的制備與性能.pdf

1、本論文制備加工出系列液體丁腈橡膠基聚氨酯脲彈性體及丁腈橡膠復(fù)合材料，采用傅里葉變化紅外、透射電鏡、X射線衍射、材料拉伸機(jī)、熱失重、動(dòng)態(tài)粘彈等分析測(cè)試儀器對(duì)材料的結(jié)構(gòu)與性能進(jìn)行了深入研究。本論文研究?jī)?nèi)容由以下四部分構(gòu)成： 第一部分以端羥基液體丁腈橡膠(HTBN)與聚四氫呋喃二醇混合物(PTMG)為軟段材料制備出鄰接交聯(lián)型液體丁腈橡膠改性的聚氨酯脲彈性體。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：隨著丁腈橡膠在聚合物多元醇中含量的增大，材料的力學(xué)性能逐漸降低，

2、軟段的最快熱失重速率對(duì)應(yīng)的溫度逐漸升高，聚氨酯的穩(wěn)定性改善較大；常溫下PUU彈性體的力學(xué)性能、斷裂伸長(zhǎng)率和永久變形均隨自由基引發(fā)劑雙二五用量的增加而逐漸降低，然而材料的耐溫性能得到改善，最大分解溫度提高近10℃；變溫場(chǎng)下，隨著溫度的升高，材料的高溫力學(xué)性能保留率、回彈性均表現(xiàn)出增加的趨勢(shì)，而硬度逐漸降低；材料不出現(xiàn)軟化現(xiàn)象，表現(xiàn)出較好的高溫尺寸穩(wěn)定性：加工出的系列密封件，模擬的勝利油田井下條件，承壓15MPa，持續(xù)承壓14天，表現(xiàn)出良好

3、的耐熱性能。 第二部分探討了異氰脲酸酯合成的最佳反應(yīng)條件，研究了異氰脲酸酯對(duì)不同基體的聚氨酯脲彈性體材料的力學(xué)性能和熱性能的影響。結(jié)果表明：異氰脲酸酯合成的最佳反應(yīng)溫度為50℃，最佳催化劑濃度為0.05％；隨著三聚反應(yīng)的進(jìn)行，在1706cm-1處異氰脲酸酯環(huán)的特征峰吸收強(qiáng)度增強(qiáng)，表明三聚化程度提高；用TDI三聚體替代TDI合成的聚氨酯脲彈性體在300～420℃范圍內(nèi)的熱穩(wěn)定性要比TDI基PUU的好，但其拉伸強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率有不同程度

4、的下降。 第三部分研究了丁腈橡膠基聚氨酯脲/蒙脫土納米復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)與性能。透射電鏡和XRD的分析結(jié)果表明OMMT在復(fù)合材料中表現(xiàn)出較好的插層、剝離行為；當(dāng)OMMT加入量從1％增加到3％時(shí)，PUU/OMMT復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度逐漸增大，OMMT含量超過3％后，有機(jī)蒙脫土片層粒子的增強(qiáng)增韌效應(yīng)沒有持續(xù)出現(xiàn)，復(fù)合材料的力學(xué)性能和斷裂伸長(zhǎng)率反而下降，硬度有所升高；OMMT的加入，提高了聚氨酯脲彈性體起始熱降解峰和最大熱降解峰的溫度，改善

5、了聚氨酯脲彈性體材料的熱穩(wěn)定性；當(dāng)有機(jī)蒙脫土的加入量為6％時(shí)，復(fù)合材料的滯后損失tanδ由純聚氨酯的0.367升高到0.407，低溫玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg由原來的-24.6℃上升至-20.3℃。 第四部分研究了鄰接交聯(lián)型丁腈橡膠/白炭黑復(fù)合材料的性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：當(dāng)白炭黑用量為50phr時(shí)，拉伸強(qiáng)度提高幅度約25MPa。當(dāng)雙二五用量為1phr時(shí)，復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度達(dá)到最大；在同一溫度下，隨交聯(lián)劑用量的增加，丁腈橡膠復(fù)合材料的回彈性