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热塑性聚氨酯弹性体性能的研究

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北京化工大学

硕士学位论文

热塑性聚氨酯弹性体性能的研究

姓名：李樾

申请学位级别：硕士

专业：材料科学与工程

指导教师：张军营

20100522摘要

热塑性聚氨酯弹性体性能的研究

摘要

热塑性聚氨酯弹性体因其结构特性，具有强度高，弹性好，使用硬度

范围宽，力学性能优异，因此被广泛应用于煤矿、汽车、机械、纺织等的

各个领域。热塑性聚氨酯的熔体流动性对加工性能亦十分重要，只有兼顾

优良的力学性能和熔体流动性，热塑性聚氨酯才能有更广泛的应用。但是

在热塑性聚氨酯中，分子量、熔体流动性及力学强度是相互矛盾的，且在

ＴＰＵ合成过程中难以控制。

为了使热塑性聚氨酯弹性体在保持热塑性的同时又能提高力学强度，

将端羟基聚苯乙烯引入到聚氨酯体系中，用单端羟基聚苯乙烯与聚氨酯预

聚体反应合成一种聚苯乙烯／聚氨酯／聚苯乙烯体系的聚合物（ＳＰＵＳ），提

出了一种聚苯乙烯改性聚氨酯的新方法。并对ＳＰＵＳ的结构进行表征，包

括：ＦＴＩＲ、ＧＰＣ、ＤＭＡ、ＸＲＤ、ＴＥＭ等。ＴＥＭ的结果表明聚氨酯相能

和聚苯乙烯相产生较好的相分离；同时又研究了添加单端羟基聚苯乙烯对

ＳＰＵＳ力学性能的影响，结果表明与分子量相同的ＴＰＵ相比，ＳＰＵＳ既保

持了一定的熔体流动性，又能显著提高力学强度；对于不同分子量的端羟

基聚苯乙烯，随着聚苯乙烯含量的增加，可以显著的提高嵌段聚合物的拉

伸强度，但会使断裂伸长率下降。当端羟基聚苯乙烯分子量为１００００，合

成的ＳＰＵＳ中聚苯乙烯质量分数为２５％时，ＳＰＵＳ具有最佳的力学强度。北京化工大学硕士研究生论文

以聚合物多元醇为软段，４，４’．二苯基甲烷二异氰酸酯（ＭＤＩ）和不同小

分子的二元醇为硬段，采用预聚体法合成热塑性聚氨酯。本文讨论了异氰

酸酯指数、不同扩链剂、以及混合扩链剂的摩尔比对热塑性聚氨酯性能的

影响。结果表明当异氰酸酯指数为Ｏ．９９时，热塑性聚氨酯的综合性能最

佳；一缩二乙二醇和聚己二酸丁二醇酯为原料合成的ＴＰＵ具有最佳的力

学性能；双酚Ａ做扩链剂合成出来的ＴＰＵ具有优异的熔体流动性；当双

酚Ａ与一缩二乙二醇摩尔比为１／３时，聚醚型热塑性聚氨酯在保持一定力

学强度的同时又具有较好的熔体流动性。

关键词：热塑性聚氨酯、扩链剂、端羟基聚苯乙烯、ＳＰＵＳ。

ⅡＡｂｓｔｒａｃｔ

ＴＨＥＳＴＵＤＹＯＮＴＨＥＲＭｏＰＬＡＳＴＩＣＰｏＬＹＵＲＥＴＨＡＮＥ

ＥＬＡＳＴｏＭＥＲＳ

ＡＢＳＴＲＡＣＴ

Ｔｈｅｒｍａｌｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｅｌａｓｔｏｍｅｒｓａｒｅｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎｖａｒｉｏｕｓｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ

ｓｕｃｈａｓｍｉｎｉｎｇ，ｏｉｌｆｉｅｌｄ，ｍａｃｈｉｎｅｒｙ，ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ，ａｎｄａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｂｅｃａｕｓｅ

ｏｆｔｈｅｉｒｅｘｃｅｌｌｅｎｔｐｈｙｓｉｃａｌｃｈｅｍｉｃａｌａｎｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ｔｈｅｍｅｌｔ

ｆｌｕｉｄｉｔｙｉｓａｌｓｏｉｍｐｏｒｔａｎｔｔｏｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｒｍａｌｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ

ｅｌａｓｔｏｍｅｒ，ｔｈｅｔｈｅｒｍａｌｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｅｌａｓｔｏｍｅｒｓｃｏｕｌｄｂｅｕｓｅｄｍｏｒｅｗｉｄｅｌｙ

ｗｉｔｈｂｏｔｈｈｉｇｈｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｎｄｍｅｌｔｆｌｕｉｄｉｔｙ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｔｈｅ

ｍｏｌｅｃｕｌａｒｗｅｉｇｈｔ，ｍｅｌｔｆｌｕｉｄｉｔｙａｎｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌｓｔｒｅｎｇｔｈａｒｅｍｏｓｔｌｙ

ｃｏｎｔｒａｄｉｃｔｏｒｙ，ａｎｄｉｔｉｓｄｉｆｆｉｃｕｌｔｔｏｂｅｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｉｎｓｙｎｔｈｅｓｉｓ．

Ｆｏｒｔｈｅｐｕｒｐｏｓｅｏｆｉｍｐｒｏｖｉｎｇｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｙｗｈｉｌｅｍａｉｎｔａｉｎｉｎｇ

ｔｈｅｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃｏｆＴＰＵ＇ｈｙｄｒｏｘｙ－ｔｅｒｍｉｎａｔｅｄｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅｗａｓｕｓｅｄｔｏ

ｃｏｍｐｏｕｎｄｅｄｗｉｔｈｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｐｒｅｐｏｌｙｍｅｒ．Ａｓｅｒｉｅｓｏｆ

ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ－ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ—ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ（ＳＰＵＳ）ｂａｓｅｄｏｎｈｙｄｒｏｘｙ—ｔｅｒｍｉｎａｔｅｄ

ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅａｎｄｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｐｒｅｐｏｌｙｍｅｒｗｅｒｅｐｒｅｐａｒｅｄｂｙｓｏｌｕｔｉｏｎ

ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ，ｗｈｉｃｈａｄｖａｎｃｅｓａｎｅｗｗａｙｔｏｍｏｄｉｆｙｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｂｙ

ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ．ＴｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｏｆＳＰＵＳｗｅｒｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄｂｙ

ＦＴＩＲ，ＧＰＣ，ＤＭＡ，ＸＲＤ，ＴＥＭ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆＴＥＭｒｅｖｅａｌｅｄｔｈａｔＰＵ

ｍ北京化工大学硕：ｔ研究生论文

ｐｏｓｓｅｓｓｅｓｔｈｅａｂｉｌｉｔｙｔｏｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｗｉｔｈＰＳ，ｒｅｓｕｌｔｉｎｇｉｎｔｈｅｐｈａｓｅｓｅｐａｒａｔｉｏｎｉｎ

ｔｈｅＳＰＵＳ．Ｅｆｆｅｃｔｓｏｆｔｈｅｍａｓｓｆｒａｃｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｍｏｌｅｃｕｌａｒｗｅｉｇｈｔｏｆ

ｈｙｄｒｏｘｙ－ｔｅｒｍｉｎａｔｅｄｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅｏｎｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＳＰＵＳｗｅｒｅ

ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔＳＰＵＳｐｏｓｓｅｓｓｅｄｒｅｌａｔｉｖｅｌｙｈｉｇｈｔｅｎｓｉｌｅ

ｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄｅｌｏｎｇａｔｉｏｎａｔｂｒｅａｋｔｈａｎＴＰＵｕｎｄｅｒｔｈｅａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｍｏｌｅｃｕｌａｒ

ｗｅｉｇｈｔｃｉｒｃｕｍｓｔａｎｃｅｓｗｈｉｌｅｍａｉｎｔａｉｎｉｎｇａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｍｅｌｔｆｌｕｉｄｉｔｙ．ｔｈｅ

ｉｎｃｒｅａｓｅｉｎｍａｓｓｆｒａｃｔｉｏｎｏｆＰＳｃｏｕｌｄｉｎｃｒｅａｓｅｔｈｅｔｅｎｓｉｌｅｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆＳＰＵＳ，

ｗｈｅｎｔｈｅｍｏｌｅｃｕｌａｒｗｅｉｇｈｔａｎｄｍａｓｓｆｒａｃｔｉｏｎｏｆｈｙｄｒｏｘｙ－ｔｅｒｍｉｎａｔｅｄ

ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅｉｓ１００００ａｎｄ２５％，ＳＰＵＳｐｏｓｓｅｓｓｅｄｔｈｅｂｅｓｔｍｅｃｈａｎｉｃａｌ

Ａｓｅｒｉｅｓｏｆｔｈｅｒｍａｌｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｂａｓｅｄｏｎｐｏｌｙｅｔｈｅｒｐｏｌｙｏｌｓａｓｓｏｆｔ

ｓｅｇｍｅｎｔｓ，Ｄｉｐｈｅｎｙｌｍｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉｉｓｏｃｙａｎａｔｅ（ＭＤＩ）ａｎｄｍｉｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌａｒ

ｄｉａｔｏｍｉｃａｌｃｏｈｏｌａｓｈａｒｄｓｅｇｍｅｎｔｓｗｅｒｅｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄｂｙｐｒｅｐｏｌｙｍｅｒ

ｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｉｓｏｃｙａｎａｔｅｉｎｄｅｘ，ｃｈａｉｎｅｘｔｅｎｄｅｒ，ｔｈｅｍｏｌｅｒａｔｉｏｏｆ

ｍｉｘｅｄｃｈａｉｎｅｘｔｅｎｄｅｒｔｏｔｈｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｅｒｍａｌｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｗｅｒｅ

ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｒｍａｌｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｐｏｓｓｅｓｓｅｄ

ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅｌｙｂｅｔｔｅｒｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｎｄｈｉｇｈｅｒｆｌｕｉｄｉｔｙｗｈｅｎｔｈｅ

ＮＣＯ／ＯＨｉｓ０．９９；ＰｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｈｏｔｍｅｌｔａｄｈｅｓｉｖｅｂａｓｅｄｏｎｂｉｓｐｈｅｎｏｌＡ

ｐｏｓｓｅｓｓｅｄｈｉｇｈｅｒｍｅｌｔｉｎｄｅｘ，ａｎｄｔｈｅｒｍａｌｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｂａｓｅｄｏｎｄｉｅｔｈｙｌｅｎｅ

ｇｌｙｃｏｌａｎｄｂｉｓｐｈｅｎｏｌＡｗｈｅｎｔｈｅｎ（ｂｉｓｐｈｅｎｏｌＡ）／ｎ（ｄｉｅｔｈｙｌｅｎｅｇｌｙｃ０１）ｉｓ１／３

ｍａｉｎｔａｉｎｅｘｃｅｌｌｅｎｔｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｎｄｍｅｌｔｆｌｕｉｄｉｔｙａｆｔｅｒｔｒｅａｔｅｄｂｙ

ｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ．

ⅣＡｂｓｔｒａｃｔ

ＫＥＹＷＯＲＤＳ：ｔｈｅｒｍａｌｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ，ｃｈａｉｎｅｘｔｅｎｄｅｒ，Ｈｙｄｒｏｘｙ－ｔｅｒｍｉｎａｔｅｄ

ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ，ＳＰＵＳ

Ｖ北京化工大学硕上研究生论文

北京化工大学位论文原创性声明

本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立

进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含

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权书。非保密论文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。

作者签名：日期：

导师签名：删

日期：

ＩＩ第一章绪论

第１．１节聚氨酯概述

１．１．１聚氨酯简介第一章绪论

聚氨酯（Ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ）是指在分子链中含有异氰酸酯基（－ＮＣＯ）或氨基甲酸酯

基团（－ＮＨＣ００．）的聚合物，是一种含软链段和硬链段的嵌段共聚物，软链段由聚合物多元醇（通常是聚醚二元醇或聚酣１１－－元醇）组成，硬链段由多异氰酸酯或其与小分子

的扩链剂组成。聚氨酯的最广泛用途之～是作为胶黏剂使用，聚氨酯胶粘剂（ＰＵ）主

要主要有两大类：多异氰酸酯类和聚氨酯类，由于异氰酸酯基和氨酯基的极性、化学

活泼性很强，因此它能够粘接包括多孔材料（泡沫塑料、皮革等）和表面光洁的材料

（玻璃、金属等）在内的许多材料。而聚氨酯与被粘合材料之间产生的氢键作用会使分子内聚力增强，从而使粘接更加牢固。

聚氨酯是新一代人工合成高分子材料。作为新型材料，它的力学性能、物理性能、

化学性能十分特殊。聚氨酯材料应用范围非常广，在人工合成高分子材料中是绝无仅

有的。聚氨酯能够代替很多传统的材料，如金属、涂料、橡胶、塑料、木材、保温材料等。聚氨酯替代天然橡胶时，它具有优于橡胶的特性如耐老化、防滑、防油、高硬

度下弹性好等。现在，聚氨酯鞋底替代传统橡塑鞋底的趋势十分明显。聚氨酯的翻新

轮胎比新的橡胶轮胎更加耐用。聚氨酯也可以用于汽车行业，内装饰件、在方向盘、

仪表板、保险杆等使用广泛，最多可达整车质量的２０％。聚氨酯用作计算机机箱既能

防静电，又耐磨。聚氨酯家具替代传统塑料和木材家具，经久耐用，外观效果也较为

理想。聚氨酯复合材料替代资源匮乏的天然木材也十分理想。近年来，聚氨酯在建材领域中的应用十分活跃。聚氨酯“人工木材＂可锯、可刨。所以它作为装饰线条、顶

花、贴脚线条等家庭装饰材料，使用效果非常好。它和天然木材线条、石膏线条相比

具有很好的市场竞争力。

在聚氨酯工业发展过程中，聚氨酯弹性体的发展占据着非常重要的地位。聚氨酯

弹性体（ＰＵＥ）是聚氨酯材料的一种，也叫聚氨酯橡胶。它既具有塑料的高强度，又

具有橡胶的高弹性，除此之外，聚氨酯弹性体还具有硬度范围广、耐磨、耐油等优异

的性能。由于其性能独特、产品形态多样化、成型工艺简便，已引起人们的极大关注，

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聚醚型与聚酯型聚氨酯弹性体的性能研究

聚醚型与聚酯型聚氨酯弹性体的性能研究

第４ｌ卷第２期　２０１３年２月　塑料工业　ＣＨＩＮＡ　ＰＬＡＳＴＩＣＳ　ＩＮＤＵＳＴＲＹ　・８７・　聚醚型与聚酯型聚氨酯弹性体的性能研究　张敏，夏青，王昊，张宝峰，李猛　（陕西科技大学教育部轻化工助剂化学与技术重点实验室，陕西西安７１００２１）　摘要：使用聚乙二醇（ＰＥＧ）、聚四亚甲基醚二醇（ＰＴＭＧ）、聚己内酯（ＰＣＬ）和４，４　二苯基甲烷二异氰酸酯　（ＭＤＩ）合成了聚醚多元醇型和聚酯多元醇型热塑性聚氨酯弹性体（ＴＰｕ）。研究了各种ＴＰＵ中异氰酸酯指数（Ｒ。）、　硬段浓度（Ｇ　）、聚醚和聚酯的种类、摩尔质量及原料用量等对弹性体力学性能的影响；并且使用双酚Ａ型环氧树脂　ＮＰＥＬ一１２７改性了弹性体的耐热性。研究结果表明：ＴＰＵ的硬度随着Ｒ。和Ｃ　的增加而增加；聚醚型ＴＰｕ中，随着软　段中柔性链的增加，ＴＰＵ的硬度下降而力学性能提高；聚酯型ＴＰＵ中，随着聚酯和聚酯二元醇摩尔质量的提高，ＴＰＵ　的硬度和力学性能均有提高；聚酯型ＴＰＵ的力学性能优于聚醚型ＴＰＵ；环氧树脂改性使得聚醚型ＴＰＵ耐热性提高。　关键词：聚氨酯弹性体；聚酯型；聚醚型；改性；耐热性　ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００５—５７７０．２０１３．０２．０２２　中图分类号：ＴＱ３２３．８　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００５—５７７０（２０１３）０２—００８７—０３　Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　Ｐｏｌｙｅｔｈｅｒ　ａｎｄ　Ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ　Ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ　Ｅｌａｓｔｏｍｅｒ　ＺＨＡＮＧ　Ｍｉｎ，ＸＩＡ　Ｑｉｎｇ，ＷＡＮＧ　Ｈａｏ，ＺＨＡＮＧ　Ｂａｏ—ｆｅｎｇ，ＬＩ　Ｍｅｎｇ　（Ｓｈａａｎｘｉ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｋｅｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｏｆ　Ｌｉｇｈｔ　Ｉｎｄｕｓｔｒｙ　ａｎｄ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ａｕｘｉｌｉａｒｙ　Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｍｉｎｉｓｔｒｙ　ｏｆ　Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｘｉ　ａｎ　７１００２１，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃ　ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ　ｅｌａｓｔｏｍｅｒ（ＴＰＵ）ｗａｓ　ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄ　ｕｓｉｎｇ　ｐｏｌｙｅｔｈｅｒ　ｐｏｌｙｏｌ　ｏｆ　ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ　ｇｌｙｃｏｌ（ＰＥＧ），ｐｏｌｙ（ｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌｅｎｅ　ｅｔｈｅｒ）ｇｌｙｃｏｌ（ＰＴＭＧ），ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ　ｐｏｌｙｏｌ　ｐｏｌｙｃａｐｒｏｌａｃｔｏｎｅ　（ＰＣＬ）ａｎｄ　４，４　一ｄｉｐｈｅｎｙｌｍｅｔｈａｎｅ　ｄｉｉｓｏｃｙａｎａｔｅ（ＭＤＩ）．Ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｉｓｏｃｙａｎａｔｅ　ｉｎｄｅｘ（Ｒｏ），ｈａｒｄ　ｓｅｇｍｅｎｔ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ（Ｃ　ｈ）ａｎｄ　ｔｙｐｅ，ｍｏｌｅｃｕｌａｒ　ｗｅｉｇｈｔ　ａｎｄ　ａｍｏｕｎｔ　ｏｆ　ｐｏｌｙｅｔｈｅｒ　ｐｏｌｙｏｌ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｏｆ　ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ　ｅｌａｓｔｏｍｅｒ　ｗｅｒｅ　ｓｔｕｄｉｅｄ．Ｉｎ　ａｄｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅ　ｂｉｓｐｈｅｎｏｌ　Ａ　ｅｐｏｘｙ　ｒｅｓｉｎ　ＮＰＥＬ‘１２７　ｗｅｒｅ　ｕｓｅｄ　ｔｏ　ｍｏｄｉｆｉｅｄ　ｔｈｅ　ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ　ｅｌａｓｔｏｍｅｒ　ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｉｔｓ　ｈｅａｔ　ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗｅｄ　ｔｈａｔ：ｔｈｅ　ｈａｒｄｎｅｓｓ　０ｆ　ｒⅡ＇Ｕ　ｉｎｃｒｅａｓｅｓ　ｗｉｔｈ　ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ　Ｒ０　ａｎｄ　Ｃｈ；ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｉｎｃｒｅａｓｅ　ｏｆ　ｍｏｌｅｃｕｌａｒ　ｗｅｉｇｈｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ　ａｎｄ　ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ　ｄｉｏｌ，ｔｈｅ　ｈａｒｄｎｅｓｓ　ａｎｄ　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ＴＰＵ　ｗａｓ　ｉｍｐｒｏｖｅｄ；ｔｈｅ　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ　ＴＰＵ　ｗａｓ　ｂｅｔｔｅｒ　ｔｈａｎ　ｔｈａｔ　ｏｆ　ｐｏｌｙｅｔｈｅｒⅡ＇Ｕ：ｔｈｅ　ｈｅａｔ　ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ　ｏｆ　ｒｒｐＵ　ｍｏｄｉｆｉｅｄ　ｂｙ　ｅｐｏｘｙ　ｒｅｓｉｎ　ｗａｓ　ｉｍｐｒｏｖｅｄ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ　Ｅｌａｓｔｏｍｅｒ；Ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ；Ｐｏｌｙｅｔｈｅｒ；Ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ；Ｈｅａｔ　Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ　聚氨酯弹性体（ＴＰＵ）中由于软硬段的不相容　性，存在明显的微相分离结构，具有优良的综合力学　性能　－４１。环氧树脂是一种热固性树脂，聚醚型ＴＰＵ　分子主链的结构中有柔性的一ｃ—Ｏ—Ｃ一链，与双酚　Ａ型环氧树脂有良好的相容性，且环氧树脂重复单元　上所含的羟基能够与异氰酸酯基反应，从而在ＴＰＵ　长链中引入含有耐热性较好的双酚Ａ环氧树脂基团，　可以提高聚醚型ＴＰＵ的耐热性。　本研究采用一步法　Ｊ，以４，４　一二苯基甲烷　二异氰酸酯（ＭＤＩ）、聚醚多元醇聚乙二醇（ＰＥＧ）、　聚四亚甲基醚二醇（ＰＴＭＧ）和聚酯多元醇聚己内酯　（ＰＣＬ）为原料合成热塑性ＴＰＵ。研究了热塑性ＴＰＵ　中聚醚／酯多元醇摩尔质量、聚醚／酯种类及用量、异　氰酸酯指数（Ｒ。）和硬段浓度（ｃ　）对ＴＰｕ性能的　影响；并且使用双酚Ａ型环氧树脂ＮＰＥＬ　１２７改性聚　醚型ＴＰＵ，以提高其耐热性。　１实验部分　１．１实验原料　ＭＤＩ：工业级，德国巴斯夫公司；ＰＥＧ：工业　品，摩尔质量分别为４００、８００、１　０００、２　０００　ｇ／ｍｏｌ，　江苏太平洋化学有限公司；ＰＣＬ：工业品，摩尔质量　陕西科技大学科研创新团队项目资助（ＴＤＩＯ一０１）　作者简介：张敏，女，教授，博士，博士生导师，研究方向为可生物降解高分子材料的合成、降解和机理研究。　ｙａｎｊｉｕｓｈｉ２０６＠１

(TPU)热塑性聚氨酯弹性体护套料技术参数

(TPU)热塑性聚氨酯弹性体护套料技术参数

（TPU）热塑性聚氨酯弹性体护套料技术参数

热塑性弹性体是有二异氰酸酯、扩链剂、大分子二酸聚合反应得到的高分子聚合物。热塑性弹性体具有高强度、弹性大、耐磨性好、耐油、柔软、高伸张率、耐腐蚀等性能。线缆的使用环境极为复杂，要求使用寿命在10年以上，因此需要耐水性较好的聚醚型TPU，以下皆为（聚醚型TPU）。

名称（国标） 热塑性聚氨酯弹性体护套料

基本参数：

参照（国标） TPU（GB/T26526-2011）

序号 项目 单位 性能要求

1 熔体质量流动速率 g/10min ≥2

2 100%定伸永久形变 % ≤50

3 燃烧性能等级 - FV-0

4 烟密度等级 - ≤50.0

5 卤素含量 氯

mg/kg ≤900

溴 ≤900

卤素总量 ≤1500

6 空气热老化125℃，168h 拉伸强度保留率 % ≥70

拉断伸长率保留率 ≥70

7 湿热老化 拉伸强度保留率

% ≥70

拉断伸长率保留率 ≥70

介电强度保留率 ≥90

体积电阻率保留率 ≥90

燃烧性能等级 FV-0

附加参数：

序号 项目 单位 性能要求

1 密度 g/cm3

2 拉伸强度 Mpa

3 断裂伸长率 %

4 120±2℃热变形 %

5 冲击脆化性能 试验温度 ℃

6 冲击脆化性能

7

浸油试验 试验温度 ℃

8 试验时间 h

9 拉伸强度最大变化率不小于 %

10 断裂伸长率最大变化率 %

11

老化试验 试验温度 ℃

12 试验时间 h

13 拉伸强度最大变化率不小于 %

14 断裂伸长率最大变化率 %

15 硬度 shoreA

无卤阻燃热塑性聚氨酯弹性体复合材料研究进展

无卤阻燃热塑性聚氨酯弹性体复合材料研究进展

２０１７年第４期（总第１２４期）　塑料助剂　

无卤阻燃热塑性聚氨酯弹性体复合材料研究进展　

周　颖　张道海　何敏　，　秦舒浩　’　于　杰　＇　

（１．国家复合改性聚合物材料工程技术研究中心，贵阳，５５００１４；２．贵州大学材料与冶金学院，贵阳，５５００２５）　

摘要　综述了无卤阻燃热塑性聚氨酯弹性体（１１ＰＵ）复合材料的应用研究新进展。介绍了磷系阻　

燃复合材料、新型无卤阻燃复合材料的组成，阻燃机理及复合阻燃剂的协同效应。　

关键词　阻燃热塑性聚氨酯弹性体（ＴＰＵ）　复合材料磷系阻燃剂　新型无卤阻燃剂　协效应　

燃剂　

ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７２—６２９４．２０１７．０４．００１　

Ｔｈｅ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｐｒｏｇｒｅｓｓ　ｏｆ　Ｈａｌｏｇｅｎ－ｆｒｅｅ　Ｆｌａｍｅ　Ｒｅｔａｒｄａｎｔ　ＴＰＵ　Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ　

Ｚｈｏｕ　Ｙｉｎｇ　Ｚｈａｎｇ　Ｄａｏｈａｉ　・　Ｈｅ　Ｍｉｎ　＇　Ｑｉｎ　Ｓｈｕｈａｏ　＇　Ｙｕ　Ｊｉｅ　＇　

（１．Ｎａｔｉｏｎａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｃｅｎｔｅｒ　ｆｏｒ　Ｃｏｍｐｏｕｎｄｉｎｇ　ａｎｄ　Ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｐｏｌｙｍｅｒ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｇｕｉｙａｎｇ，５５００１４；　２．Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｇｕｉｚｈｏｕ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｇｕｉｙａｎｇ，５５００２５）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｐｒｏｇｒｅｓｓ　ｏｆ　ｈａｌｏｇｅｎ－ｆｒｅｅ　ｆｌａｍｅ　ｒｅｔａｒｄａｎｔ　ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃ　ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ（ＴＰＵ）ｃｏｍｐｏｓ—　

ｉｔｅｓ　ｗａｓ　ｒｅｖｉｅｗｅｄ．Ｔｈｅ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ，ｆｌａｍｅ—ｒｅｔａｒｄａｎｔ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍ　ｏｆ　ｆｌａｍｅ　ｒｅｔａｒｄａｎｔ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ　ｗｈｉｃｈ　ｉｎｃｌｕｄｅｄ　

IPDI基热塑性聚醚聚氨酯弹性体的形态结构与性能

IPDI基热塑性聚醚聚氨酯弹性体的形态结构与性能

第21卷　第2期2001年4月北京理工大学学报JournalofBeijingInstituteofTechnologyVol.21　No.2Apr.2001

文章编号:100120645(2001)0220260206

IPDI基热塑性聚醚聚氨酯弹性体的

形态结构与性能

陈福泰,　多英全,　李晓萌,　周贵忠,　罗运军,　谭惠民

(北京理工大学化工与材料学院,北京　100081)

摘　要:采用熔融预聚二步法合成了以环氧乙烷2四氢呋喃无规共聚醚为软段,异佛尔酮二异氰酸酯和1,42丁二醇为硬段的热塑性聚氨酯弹性体(TPU),利用DSC,DMA,TEM,WAXD对聚合物的形态结构进行了表证,并测试了力学性能Ζ结果表明,聚合物具有典型的微相分离特征,随着硬段含量的增加,微相分离程度增加,拉伸强度也随着增加,而延伸率却有降低的趋势ΖWAXD分析表明,所有TPU均不存在明显的结晶形态Ζ当硬段含量为45%～50%时,聚合物的综合性能达到最优Ζ

关键词:热塑性聚氨酯弹性体;微相分离;形态;热分析中图分类号:O631 文献标识码:A

收稿日期:20000529基金项目:国家“863”计划项目作者简介:陈福泰(1974-),男,博士生;谭惠民(1936-),男,教授,博士生导师Ζ热塑性聚氨酯弹性体(TPU)是一种由硬段和软段交替组成的具有优良的物理机械性能

的(A2B)n型线型多嵌段聚合物,其优良的宏观性能是受其特殊的微观结构控制的Ζ许多研究

者对热塑性聚氨酯弹性体的结构和性能关系进行了深入系统的研究[1,2],但其研究范围一般局

限在以二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)、甲苯二异氰酸酯(TDI)和小分子二元醇为硬段,以聚四氢呋喃醚二醇(PTMO)、聚环氧丙烷醚二醇(PPO)等大分子二元醇为软段的热塑性聚氨酯弹性体,而对以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)和小分子二元醇为硬段、环氧乙烷2四氢呋喃无规共聚醚为软段的TPU的研究报导很少Ζ

研究表明以环氧乙烷2四氢呋喃无规共聚醚为软段的TPU具有优异的低温力学性能[3]Ζ