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《聚氨酯弹性体静动态力学性能及本构关系的研究》篇一一、引言聚氨酯弹性体作为一种高性能的聚合物材料，在众多领域中得到了广泛的应用。
其独特的力学性能，包括静动态力学性能，使得聚氨酯弹性体在橡胶、塑料、涂料以及生物医学等多个领域有着不可替代的作用。
为了更深入地了解其力学特性及本构关系，本文对聚氨酯弹性体的静动态力学性能及本构关系进行了详细的研究。
二、聚氨酯弹性体的静力学性能研究聚氨酯弹性体的静力学性能主要包括其在静态负载下的形变和应力响应。
在实验中，我们采用了一系列不同硬度的聚氨酯弹性体样品，通过静态拉伸试验，得到了其应力-应变曲线。
实验结果表明，聚氨酯弹性体在静态负载下表现出良好的弹性和较高的拉伸强度。
随着硬度的增加，其拉伸强度和模量也相应提高。
此外，我们还发现聚氨酯弹性体在形变过程中表现出明显的非线性行为，这与其独特的分子结构和微观结构密切相关。
三、聚氨酯弹性体的动力学性能研究与静力学性能不同，动力学性能主要研究的是材料在动态负载下的响应。
我们通过动态力学分析（DMA）技术，对聚氨酯弹性体在不同频率、不同温度下的动态性能进行了研究。
实验结果显示，聚氨酯弹性体在动态负载下表现出良好的能量吸收能力和优异的阻尼性能。
此外，其动态模量和内耗随温度和频率的变化呈现出明显的变化规律，这为其在振动控制、隔音材料等领域的应用提供了重要的理论依据。
四、聚氨酯弹性体的本构关系研究本构关系是描述材料应力-应变关系的数学模型。
为了更好地描述聚氨酯弹性体的力学行为，我们采用了超弹性本构模型（如Neo-Hookean模型、Yeoh模型等）对其进行了研究。
通过对比不同模型的拟合效果，我们发现Yeoh模型能够较好地描述聚氨酯弹性体的应力-应变关系。
此外，我们还发现聚氨酯弹性体的本构关系受其硬度、温度和频率等因素的影响。
因此，在实际应用中，需要根据具体的使用条件选择合适的本构模型。
五、结论通过对聚氨酯弹性体的静动态力学性能及本构关系的研究，我们得到了以下结论：1. 聚氨酯弹性体在静态和动态负载下均表现出良好的力学性能；2. 聚氨酯弹性体在形变过程中表现出明显的非线性行为，其硬度、温度和频率等因素对其力学性能和本构关系产生影响；3. Yeoh模型能够较好地描述聚氨酯弹性体的应力-应变关系，为其在不同领域的应用提供了重要的理论依据；4. 在实际应用中，需要根据具体的使用条件选择合适的本构模型和材料。
聚氨酯中的软段和硬段的定义-概述说明以及解释1.引言1.1 概述在聚氨酯材料的研究和应用中，软段和硬段是两个重要的概念。
软段和硬段的定义对于聚氨酯材料的性能和应用具有重要的影响。
软段通常指的是聚氨酯分子链中柔软、弯曲的部分，而硬段则是指分子链中较为刚硬和直链的部分。
软段和硬段的比例和分布对聚氨酯材料的力学性能、热性能、耐化学性等方面都有着重要的影响。
本文将对软段和硬段的定义进行深入探讨，分析它们在聚氨酯中的作用及相互关系。
通过对软段和硬段的研究，可以更好地理解聚氨酯材料的结构与性能之间的关系，为聚氨酯材料的设计与改进提供理论依据。
文章结构部分的内容如下：1.2 文章结构本文将分为引言、正文和结论三个部分进行阐述。
在引言部分，将会对聚氨酯中的软段和硬段进行概述，并介绍本文的目的和结构。
接着，在正文部分，将会详细解释聚氨酯的定义，以及软段和硬段的含义和特点。
最后，在结论部分，将对软段和硬段的定义进行总结，并展望它们在未来的应用前景，最终得出结论。
通过这样的文章结构，读者可以系统地了解聚氨酯中软段和硬段的定义，加深对这一概念的理解，并对其在各个领域的应用前景有所了解。
1.3 目的本文旨在深入探讨聚氨酯中软段和硬段的定义，以便读者更加全面地了解聚氨酯的结构和性质。
通过对软段和硬段的详细解释和比较，我们希望能够帮助读者对聚氨酯材料有更深入的认识，进而为相关研究和应用提供更好的参考。
同时，本文还将展望软段和硬段在未来的应用前景，探讨其在材料科学领域中的潜在价值。
最终，我们将总结本文的主要观点和结论，为读者提供一个清晰而全面的认识。
通过本文的阐述，我们期望能够促进对聚氨酯材料的研究和开发，推动材料科学领域的进步和创新。
2.正文2.1 聚氨酯的定义聚氨酯是一种重要的高分子材料，是由异氰酸酯和多元醇在一定条件下反应制成的聚合物。
它具有独特的性质，如耐磨、耐腐蚀、耐高温等，在工程领域有着广泛的应用。
聚氨酯的分子结构中通常包含有软段和硬段两部分。
作者简介：樊洋（1996-），女，硕士研究生，主要从事阻燃聚氨酯等方面的研究。
收稿日期：2022-03-110 引言聚氨酯（PU ）是由二异氰酸酯或多异氰酸酯（硬段）与带有2个以上羟基的多元醇（软段）反应生成的嵌段聚合物[1]。
聚氨酯具有优异的力学性能以及绝缘性、耐油性、耐水解、耐低温等多种特点[2]，被广泛应用于船舶、航天、军工等多个领域[3~4]。
但由于PU 中C 、H 、O 的含量高，燃烧过程放热，使火焰范围加宽，同时释放大量的烟气及有毒气体，故其属于易燃材料[5~8]。
因此，提高PU 的阻燃性能具有重要意义。
目前，提高PU 阻燃性的主要方法有反应型阻燃和添加型阻燃两种。
由于添加型阻燃剂存在易析出、与基体相容性较差以及达不到长期阻燃效果等缺点应用受限[9~10]，而反应型阻燃是通过化学反应在阻燃剂和基体材料之间形成稳定的共价键，因而，具有很好的化学稳定性[11]。
现用于聚氨酯阻燃的反应型阻燃剂有很多，如反应型含磷阻燃剂 9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物（DOPO ）及其衍生物结构中含有P -H 键，它对环氧基、不饱和烯烃、羰基等具有很高的加成活性[12]，且DOPO 具有强的热稳定性和化学稳定性，可以用来提高聚合物的阻燃性能[13~14]，因而，被广泛应用。
DOPO 阻燃剂在高温燃烧时容易热分解，促进聚氨酯定向生成炭，分解产生水、磷酸及其衍生物，其中，水可以降低温度，对烟气和端羟基聚丁二烯基聚氨酯的制备及其阻燃性能樊洋，李明浩，付雪松，陈国清*(大连理工大学，材料科学与工程学院，辽宁省凝固控制与数字化制备技术重点实验室，辽宁大连 116085)摘要：以HTPB 、PPG 、PCL 、MDI 为原料，DOPO 为阻燃剂，制备一种端羟基聚丁二烯基聚氨酯，研究了其力学及阻燃性能。
结果表明，随DOPO 含量增大，聚氨酯力学及阻燃性能逐渐提高，当DOPO 含量为10%时，其硬度、拉伸强度及弹性模量分别为邵氏92D 、33.15 MPa 、1 050.84 MPa ，同时，其高温热稳定性增强，残炭率升高4.2%，48.5%的热释放量被抑制。
聚氨酯分子结构与性能的关系聚氨酯由长链段原料与短链段原料聚合而成，是一种嵌段聚合物。
一般长链二元醇构成软段，而硬段则是由多异氰酸酯和扩链剂构成。
软段和硬段的种类影响着材料的软硬程度、强度等性能。
聚氨酯的性能，归根结底受大分子链的形态结构所影响。
特别是聚氨酯弹性体材料，软段和硬段的相分离对聚氨酯的性能至关重要，聚氨酯的独特的柔韧性和宽范的物性可用两相形态学来解释。
聚氨酯材料的性能在很大程度上取决于软硬段的相结构基微相分离程度。
适度的相分离有利于改善聚合物的性能。
从微观形态结构看，在聚氨酯中，强极性和刚性的氨基甲酸酯等基团由于内聚能大，分子间可形成氢键，聚集在一起形成硬段微相区，室温下这些微区呈玻璃态次晶和微晶；极性较弱的聚醚链段或聚酯等链段聚集在一起形成软段相区。
软段和硬段虽然有一定的混溶，但硬段相区与软段相区具有热力学不相容性质，导致产生微观相分离，并且软段微区及硬段微区表现出各自的玻璃化温度。
软段相区主要影响材料的弹性及低温性能。
硬段之间的链段吸引力软段之间的链段吸引力，硬相不溶于软相中，而是分布其中，形成一种不连续的微相结构，常温下在软段中起物理交联点的作用，并起增强作用。
故硬段对材料的力学性能，特别是拉伸强度、硬度和撕裂强度有重要影响。
这就是聚氨酯弹性体中即使没有化学交联，常温下也能显示高强度、高弹性的原因。
聚氨酯弹性体中能否发生微相分离、微相分离的程度、硬相在软相中分布的均匀性都直接影响弹性体的力学性能。
实际上，软段、硬段分子结构、分子量等因素也影响聚氨酯的相分离。
例如，聚氧化丙烯型聚氨酯由于软段的极性与硬段相差大，相分离明显，溶解在软段中的硬段少，即软段中“交联点”少，也是强度比聚酯型聚氨酯差的原因之一。
一、影响聚氨酯性能的基本因素1.基团的内聚能通常聚合物的各种性能，如机械强度、结晶度等与基团的内聚能大小有关。
聚氨酯分子中，除含有氨基甲酸酯基团外，不同的聚氨酯制品中还有酯基、醚基、脲基、脲基甲酸酯基、缩二脲、芳环及脂链等基团中的一种或多种。
聚氨酯复合材料的制备及性能的研究的开题报告一、选题背景及研究意义聚氨酯复合材料是近年来发展甚快的一种材料，具有优异的机械、物理和化学性能，广泛应用于各个领域。
近年来，国内外科技领域对于可持续发展的需求越来越高，聚氨酯复合材料以其环保、耐磨等特点在各个领域得到应用，尤其在汽车、轨道交通等领域得到广泛应用。
然而，目前聚氨酯复合材料的制备和性能研究还存在着一些问题，如生产成本高、制备工艺不可持续等。
因此，本研究拟对聚氨酯复合材料的制备和性能进行深入研究，旨在提高其性能、改进制备工艺，降低生产成本，从而更好地满足现代工业的需求。
二、研究对象及研究内容本研究将以聚氨酯复合材料为研究对象，主要研究内容包括：1. 聚氨酯复合材料的制备方法研究，包括物料的原料配比、工艺条件控制等方面的研究，以提高生产效率和产品性能。
2. 聚氨酯复合材料的物理和力学性能研究，包括材料的硬度、韧性、抗拉强度等性能的测试，以分析材料的优缺点和寻求改进方案。
3. 聚氨酯复合材料的应用方向研究，包括对材料在汽车、轨道交通、建筑等领域的应用进行探讨，以挖掘材料的潜在应用价值。
三、研究方法1. 实验法：采用实验方法制备聚氨酯复合材料样品并进行性能测试，以获得材料的基本性能数据。
2. 现代计算机仿真方法：通过现代计算机仿真软件对聚氨酯复合材料的结构和性能进行模拟分析，从而更好地预测和控制材料的性能。
四、预期结果及创新点通过本研究，我们预计可以达到以下结果：1. 研究聚氨酯复合材料的物理和力学性能，分析其特点和优缺点，制定改进方案。
2. 建立聚氨酯复合材料的制备流程，提高生产效率和产品质量。
3. 探讨聚氨酯复合材料在汽车、轨道交通、建筑等领域的应用，寻找其潜在的应用价值。
本研究的创新点在于：1. 采用综合方法对聚氨酯复合材料进行研究，提高研究的深度和广度。
2. 研究聚氨酯复合材料在汽车、轨道交通、建筑等领域的应用，挖掘其应用潜力。
3. 改进现有制备工艺，提高生产效率和产品性能。
环氧化端羟基聚丁二烯型聚氨酯材料的研制邓昭昭;李雪飞;高国新;郑元锁【摘要】以N,N-二(2-羟丙基)苯胺(1s)作扩链剂,以甲苯二异氰酸酯(TDI)作交联剂,合成了一种环氧化端羟基聚丁二烯(EHTPB)型聚氨酯材料.研究了环氧值、固化时间、硬软段比、固化参数和填料对材料性能的影响.结果表明,Is与EHTPB最佳摩尔比为1.54,NCO与OH最佳摩尔比为2.05,催化剂最佳用量为0.075％,填料ZnO 用量为4.0％,SiO2用量为1.47％,在70℃条件下,最佳固化时间为5d.所制备的EHTPB型聚氨酯材料的力学性能优于HTPB型聚氨酯材料.【期刊名称】《固体火箭技术》【年(卷),期】2014(037)001【总页数】4页(P118-121)【关键词】环氧化端羟基聚丁二烯;端羟基聚丁二烯;拉伸强度;聚氨酯【作者】邓昭昭;李雪飞;高国新;郑元锁【作者单位】西安交通大学理学院,西安710049;西安交通大学理学院,西安710049;西安交通大学理学院,西安710049;西安交通大学理学院,西安710049【正文语种】中文【中图分类】V5120 引言端羟基聚丁二烯(HTPB)是一种遥爪聚合物，常被人们称为液体橡胶。
作为粘合剂，主要用于固体火箭推进剂和衬层材料［1］。
HTPB与扩链剂、固化剂发生交联固化反应，可生成三维网络结构的聚氨酯弹性体［2］，具有优异的力学性能和良好的耐水解、耐酸碱、耐磨、耐低温、电绝缘性能及生物相容性。
因此，广泛用于复合材料、固体推进剂、含能材料、粘合剂、密封件、蒸发分离膜、涂层材料和生物医用材料［3－6］。
目前，国内对高性能固体火箭发动机衬层材料已做了大量研究。
其中，邹德荣［7－8］以 HTPB/IPDI为基础体系，1，4-丁二醇为扩链剂，强度可达 3．71 MPa;以HTPB/IPDI为预聚体，DMTDA作为交联剂，强度可达4．77 MPa。
郭艳宏［9］用 HTPB 作软段，TDI作硬段，增加双酚A型环氧树脂(E-51)，预聚体中NCO的含量在4．5% ～5．0%，E-51占25%时，弹性体材料力学性能最好。
氢化端羟基聚丁二烯改性水性聚氨酯涂料的合成及其性能研究陶灿;王继印;鲍俊杰;黄毅萍;许戈文【摘要】以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二聚酸聚酯多元醇(BY3022)、氢化端羟基聚丁二烯(氢化HTPB)、二羟甲基丙酸(DMPA)等原料合成了稳定的水性聚氨酯(WPU),并用FT-IR、SEM、DSC等手段对其结构和性能进行了表征.结果表明:随着氢化HTPB含量的增加,WPU乳液的平均粒径逐渐增大,胶膜表面的光泽逐渐降低,拉伸强度先增大后减小,硬段玻璃化转变温度提高,耐水性和耐热性能提高;当氢化HTPB含量为10％(占聚氨酯软段的质量分数,下同)时,胶膜拉伸强度最优,达到41 MPa,断裂伸长率达到600％;当氢化HTPB含量为50％时,胶膜表面光泽最低,可达亚光效果.【期刊名称】《涂料工业》【年(卷),期】2015(045)003【总页数】7页(P51-57)【关键词】水性聚氨酯;氢化端羟基聚丁二烯;低光泽【作者】陶灿;王继印;鲍俊杰;黄毅萍;许戈文【作者单位】安徽大学化学化工学院,安徽省绿色高分子重点实验室,合肥230601;安徽大学化学化工学院,安徽省绿色高分子重点实验室,合肥230601;安徽大学化学化工学院,安徽省绿色高分子重点实验室,合肥230601;安徽大学化学化工学院,安徽省绿色高分子重点实验室,合肥230601;安徽大学化学化工学院,安徽省绿色高分子重点实验室,合肥230601【正文语种】中文【中图分类】TQ637.81水性聚氨酯（WPU）具有优异的机械性能、耐磨性及粘接性，无毒无污染，被广泛应用于皮革涂饰剂、涂料、织物整理剂、胶粘剂等领域［1－4］。
水性聚氨酯是一种软、硬段交替的嵌段共聚物，异氰酸酯及小分子多元醇或胺类扩链剂构成了水性聚氨酯的硬段，低聚物多元醇则构成水性聚氨酯的软段［5］。
软段作为水性聚氨酯分子链的主要构成部分，对水性聚氨酯的性能有较大影响。
端羟基聚丁二烯液体橡胶（HTPB）是分子链端带有羟基官能团的聚丁二烯聚合物，可以用作软段。
提高聚氨酯生物稳定性和相容性的研究进展夏维娟,张智华,庹新林3(清华大学材料科学与工程研究院,化工系高分子研究所,北京 100084) 摘要:聚氨酯因其具有优异的机械性能、良好的生物稳定性和生物相容性等成为目前研究和应用广泛的一种生物高分子材料。
但是作为长期植入材料,其生物稳定性和相容性并不完美,因此对聚氨酯材料进行改性来提高其生物稳定性和相容性已成为目前研究的重要方向。
本文首先介绍了聚氨酯生物材料的结构特点,概述了其作为生物材料的合成进展情况,然后总结了提高聚氨酯生物稳定性和相容性的改性方法。
关键词:聚氨酯;生物材料;稳定性;生物相容性;改性在所有可植入人工合成高分子材料中,具有两相结构的嵌段聚氨酯因具有高拉伸强度和断裂伸长率、良好的耐磨损性、粘结性、耐溶剂性、无毒性、易成型加工、性能可控等优点,尤其是其良好的生物学性能[1],在生物医学领域占有相当重要的地位。
自1967年聚氨酯第一次作为生物材料应用以来,聚氨酯已广泛地应用于人工心脏辅助装置[2]、人工血管[3]、人工瓣膜[4]等。
虽然聚氨酯植入人体已有三十多年的历史,但其在生物环境中仍然存在着相对不稳定性和不完美的抗凝血性。
1981年,Parins[5]首先报道了用于心脏起搏器绝缘线的聚醚聚氨酯植入体内12周降解的现象。
随后,Stokes[6]详细地描述了其在体内的降解现象及机理,并首次提出“环境应力开裂”(ESC)和“金属离子氧化”(M IO)的概念来描述聚氨酯的降解。
Christenson等[7]总结了自己和其他研究者的工作,并对聚氨酯的降解机理进行了详尽的论述。
随着聚氨酯生物材料的广泛应用,其生物稳定性和相容性问题也受到人们的广泛关注,人们尝试通过多种方法改善其生物学性能。
1 聚氨酯生物材料的结构特点从分子结构看,聚氨酯是一种由柔性的“软段”和刚性的“硬段”交替共聚的聚合物。
软段的主要类型有聚醚型和聚酯型,还有一些有助于提高聚氨酯性能的协同聚醚或聚酯。
