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本文分为两个部分,第一部分合成了具有不同结构与性能的聚氨酯预聚体。研究了反应温度、催化剂对不同预聚反应的影响。通过改变多元醇的分子量和异氰酸酯的种类,合成出了具有不同力学性能的聚氨酯预聚体,研究了硬段含量、反应物的官能度、聚醚分子量和预聚体力学性能之间的关系,并针对MDI类的预聚体进行了配方优化。初步讨论了潜固化剂、催化剂对预聚体表干时间和发泡的影响。实验结果表明:
TDI的反应速率较慢,反应温度为60℃,加入DBTL需要反应2~3h反应完全;MDI-50及改性MDI的活性较高,反应温度为60℃,只需要反应1~1.5h反应完全,且不需要加入任何催化剂;随着硬段含量的增加,PU的强度和硬度增大,延伸性下降;而多官能度的加入提高了PU的交联度,同样也增大PU的强度和硬度。
噁唑烷潜固化剂的加入预聚体湿固化后没有明显的气泡产生,但是预聚体加入潜固化剂后黏度明显增大,且黄变现象严重;不同异氰酸酯封端的预聚体的表干时间不同,MDI-50封端的预聚体表干时间较短。DMDEE对缩短表干时间效果明显,且不会增大预聚体的黏度。
第二部分将预聚体和填料在真空条件下共混制得聚氨酯密封胶材料。着重讨论了密封胶的制备工艺、力学性能、固化性能以及贮存性能,考察了不同偶联剂表面处理对填料亲水性能的影响以及通过填料单因素试验,研究了各因素及其用量对密封胶各项性能的影响规律。通过SEM分析了复合材料中粒子的分散情况以及不同处理工艺填料在聚合物体系中的分散差异。
实验结果表明:
使用钛酸酯偶联剂可以很好地对填料表面亲水性能进行改性,当钛酸酯偶联剂质量分数为1.5%左右时,填料表面显示出良好的疏水性;填料的引入对预聚体有很好的补强作用,随着填料用量的增加,密封胶的硬度提高,而伸长率和拉伸强度先提高到一定值后,又逐渐降低。重钙和轻钙复配作为填料既可以获得较好的产品性能,同时又可以降低成本;密封胶表干时间与预聚体NCO%之间有直接的关系,确定最佳的预聚体NCO%=3.0~3.5;预聚体和密封胶的储存稳定性:预聚体的储存稳定性良好,密封胶的储存稳定性能尚不能达到要求。
最后,通过对预聚体以及密封胶的动态机械(DMA)分析比较,发现添加了填料后预聚体由于交联度的增大使得弹性体的Tg也随着升高,且填料粒子粒径越小Tg升高的越多。