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聚氨酯(PU)各项性能优异,高耐磨,高强度,弹性好,载荷大,生物相容性好等,广泛应用于油田、建筑、军工、交通和医疗等领域。但聚氨酯实际制备过程存在反应时间过长,局部温度过高(易爆聚),施工时合成过程繁琐等缺点。可采用预聚体(PPU)法,提前完成部分反应,制备可进一步使用的预聚体。为了进一步了解各种因素对预聚体制备过程和产品的影响,我们从聚合温度、–NCO:–OH摩尔比(R)、水分等方面进行了测试,为预聚体的合成和使用提供指导。主要工作包括:控制预聚体反应的温度,测试–NCO转化率和PPU黏度。反应温度提高,反应速率提升明显;根据动力学模拟,反应活化能Ea=34.5~36.4 kJ/mol;低温条件制备的预聚体黏度较低,70℃较适合制备预聚体。测试不同R值预聚体的游离异氰酸根含量、黏度,并通过红外和凝胶率测试考察预聚体稳定性。R值越大,达到理论反应程度则需要更久的时间;反应初期,黏度增加迅速,并逐渐减缓,R值提高,产品黏度降低,稳定性提高;较高温度或较长时间贮存,交联程度提高。预聚体中加入一定浓度梯度的水分,探究水分对预聚体结构,稳定性,Tg以及最终力学性能的影响。水量增加,硬段间的氢键相互作用加强,羰基的氢键相互作用趋于无序化;水分较少主要起到扩链作用,水量增加,会同时起到扩链和交联作用;预聚体中混入水分,聚氨酯Tg提高,硬段溶解于软段的程度增加,不利于聚氨酯性能控制。通过以上实验分析,确定合适的反应条件(T=70℃,R=3),根据相关对比试验,确定了聚氨酯的基本配方:组分A(HTPB:MDI=15:47),组分B(HTPB:HPA:N550:碳管=53:4:30:1)。