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聚氨酯的工艺流程聚氨酯（polyurethane，PU）是由异氰酸酯和多元醇等原料通过特殊的化学反应制成的一种高分子聚合物材料。
聚氨酯广泛应用于建筑、汽车、电子、家具等各个领域，具有优异的物理性能和化学稳定性。
下面将介绍一下聚氨酯的工艺流程。
首先，制备聚氨酯材料的原料需经过处理。
异氰酸酯通常是聚氨酯的胶粘剂，可以选择不同类型和功能的异氰酸酯，如TDI （二苯甲烷二异氰酸酯）、MDI（二蒸苯二异氰酸酯）等。
多元醇可以根据需要选择不同类型和分子量的醇，如聚酯醇、聚醚醇等。
此外，还需要添加催化剂、稳定剂、填料等辅助材料。
接下来，将准备好的原料称量并混合均匀。
通常采用称量配送系统来控制每种原料的投加比例，确保制备出高质量的聚氨酯材料。
称量完毕后，将各原料放入搅拌机中进行充分混合，以达到均匀分散的目的。
然后，混合好的材料进入注塑机进行成型。
注塑机通过加热和压力使混合物熔化，并将其注入模具中。
根据产品的形状和尺寸，可以选择不同类型和规格的注塑机进行生产。
注塑过程中的温度、压力和注射速度等参数需要根据具体产品进行调整和控制，以确保产品的质量和性能。
最后，成型的聚氨酯制品需要进行后处理。
主要包括冷却、脱模和修整等工序。
在注塑过程中，聚氨酯材料会通过模具冷却而固化。
冷却时间越长，聚氨酯制品的强度和硬度就越高。
脱模时需要小心操作，以避免损坏产品。
最后，还需对产品进行修整和检验，以保证产品的质量和外观。
总的来说，聚氨酯的工艺流程包括原料处理、混合、注塑和后处理等几个关键步骤。
通过合理的原料选择和参数控制，可以制备出具有优异性能和稳定性的聚氨酯制品。
随着技术的不断发展，聚氨酯的工艺流程也在不断完善和创新，以应对不同领域的需求。
聚氨酯气泡产生的原因1.原材料和配方问题：聚氨酯的制备需要使用多种原材料进行反应和加工，包括聚醚或聚酯、异氰酸酯、催化剂、助剂等。
如果原材料的质量不过关，如含有水分或杂质等，会在反应中产生气体，导致气泡的形成。
另外，如果配方不正确或操作失误，也会引起气泡的产生。
2.混炼和制备工艺问题：混炼是聚氨酯制备中的关键步骤之一，如果混炼的时间、转速、温度等参数控制不当，或者混炼容器存在杂质、油污等，都会对制备产生不利影响，导致气泡的产生。
另外，制备中的加热和冷却过程也是容易产生气泡的环节，温度控制不当或制备速度过快都可能导致气泡形成。
3.反应产物问题：聚氨酯制备反应中产生的气体往往是由异氰酸酯和含有活性氢原子的化合物进行反应，产生的气体主要是二氧化碳和尿素。
如果反应速度过快或反应温度不适宜，会使反应产物中的气体无法很好地分散和排除，在制备过程中逐渐形成气泡。
4.环境条件问题：环境的湿度、温度和空气流动等因素也会对聚氨酯制备过程产生影响。
湿度过高会导致原材料中的水分含量升高，增加气体生成的可能性。
温度过高或过低都会影响反应速度和反应产物的溶解度，进而影响气泡的形成。
空气流动会使制备过程中的反应产物无法很好地扩散和排除，促进气泡的产生。
5.机械性质问题：聚氨酯制品在制备过程中经历了多道工序，包括混炼、浇注、加热、冷却、脱模等。
如果操作不慎或工艺不规范，会导致机械性质的不均匀性，进而对聚氨酯颗粒中的物理结构产生影响，容易产生气泡。
综上所述，聚氨酯气泡的形成是由多种因素共同作用而产生的。
因此，在聚氨酯制备过程中，需要严格控制原材料质量，合理设计配方和工艺，确保环境条件适宜，并且保证机械操作和工序规范，以减少或避免气泡的产生，从而提高制品的质量和性能。
巨型水性聚氨酯 乳液［1］以水作溶剂或者作分散介质，体系中不含或含很少量的 有机溶剂，异氰酸酯和多元醇缩合生成聚氨酯的乳液。
反应用下式表示：水性聚氨酯乳液合成工艺进展(1-1)这是一类非常重要的缩聚物，水性聚氨酯乳液具有无毒、不污染环境、节能、 易操作等优点，在工业上（包括 黏合剂和涂料等）有着广泛的应用。
因此，它正 逐步成为当今聚氨酯领域发展的重要方向。
从20世纪60年代水性聚氨酯被用做 涂料开发出来到80年代，美、德、日等国的一些聚氨酯产品已从试制阶段发展 为实际生产和应用，一些公司如德国的Bayer 公司、Hoechst 公司、美国Wyandotle 化学公司、日本的Dic 公司走在前列。
国内水性聚氨酯产品品种少、性能不佳， 每年仍需大量进口，因此需开发高质量的产品以满足国内的迫切需要。
由于聚氨 酯的疏水性很强，必须采用新的合成方法制备 PU 乳液，水性聚氨酯的合成过程 主要为：①由低聚物多元醇、扩链剂、二异氰酸酯形成中高相对分子质量的 PU 预聚体；②中和后预聚体在水中乳化，形成分散液。
各种方法在于扩链过程的不 同。
聚氨酯乳液的制备方法有两大类：外乳化法和内乳化法。
1•外乳化法该方法是使用最早的制备水性聚氨酯的方法， 外乳化法就是在乳化剂、高剪 切力存在下强制乳化的方法，最早为 Pschlack 发明，1953年杜邦公司的 W.yandott 采用此法合成了 PU 乳液。
其合成工艺是先将聚醚二醇和有机异氰酸 酯合成PU 预聚体，再以小分子二元醇或二胺扩链，得到PU 的有机溶液，然后于 强烈搅拌下，逐渐加入适当的乳化剂的水溶液，形成一种粗粒乳液，最后送入均 化器，形成粒径适当的乳液。
但因该方法存在反应时间长，乳化剂用量大以及乳 液颗粒粗而导致储存性差，胶层物理机械性能不佳等缺点，目前生产基本不用该 方法。
后来发展起来的一种叫做低温封蔽法制备 PU 乳液的方法，可减少乳化剂 的用量且制得稳定性好的乳液。
聚氨酯丙烯酸酯的合成聚氨酯丙烯酸酯是一种重要的聚合物材料，广泛应用于涂层、胶粘剂、弹性体和塑料制品等领域。
其合成方法有多种，包括预聚体法、溶液聚合法和封闭式聚合法等。
本文将介绍聚氨酯丙烯酸酯的合成方法及其特点。
预聚体法是合成聚氨酯丙烯酸酯的常用方法之一。
需要将聚醚二醇、二异氰酸酯和丙烯酸等原料按一定比例加入反应釜中，在惰性气氛下进行反应。
在反应过程中，二异氰酸酯和丙烯酸发生加成反应，形成预聚体。
添加适量的甲醇或乙醇等醇类溶剂，将反应釜加热至适当温度，继续反应几小时，直到聚氨酯丙烯酸酯完全形成。
将产物进行过滤、干燥、粉碎等处理，即可得到聚氨酯丙烯酸酯。
预聚体法合成聚氨酯丙烯酸酯的优点是反应过程相对简单，原料易得，产率高。
预聚体法合成的聚氨酯丙烯酸酯在应用中具有较高的力学性能、粘附性能和耐候性能，能够满足不同领域的需求。
溶液聚合法是另一种常用的聚氨酯丙烯酸酯合成方法。
通过选择适当的溶剂和催化剂，将丙烯酸和异氰酸酯等原料混合在一起，进行聚合反应。
溶液聚合法可以在常压下进行，反应时间相对较短。
其中，催化剂的选择对反应速率和产物性能具有重要影响。
常用的催化剂包括有机锡化合物、有机钴化合物等。
通过调整反应条件和原料比例，可以控制聚氨酯丙烯酸酯的分子量、功能化程度和溶胀性等性质。
溶液聚合法合成的聚氨酯丙烯酸酯具有分子量分布窄、结构均一性好的优点。
由于反应过程中涉及有机溶剂的使用，需要对废液进行处理，以保护环境。
溶液聚合法还可以实现对聚氨酯丙烯酸酯的功能化，例如引入双重键、羟基等官能团，拓展其应用范围。
封闭式聚合法是一种较新的聚氨酯丙烯酸酯合成方法。
该方法利用有机硅光化学固化材料，通过紫外光引发聚合反应。
将丙烯酸和异氰酸酯等原料与有机硅光化学固化材料混合，形成聚氨酯丙烯酸酯的混合物。
将混合物涂覆在基材上，通过紫外光照射，触发聚合反应，使混合物变为固态聚合物。
最终，得到具有优异性能的聚氨酯丙烯酸酯。
封闭式聚合法具有反应速度快、操作简便、无需添加催化剂等优点。
改性水性聚氨酯涂料的合成工艺引言：随着人们环保意识的增强，人们对自身的生活环境越来越关注，传统的溶剂型聚氨酯胶粘剂有毒、易燃、异味、易造成空气污染等缺点,而水性涂料具有无毒、不易燃烧、无污染环境等优点，而水性聚氨酯树脂具有硬度高、附着力强、耐腐蚀、耐溶剂好、VOC 含量低等优点，它是以水为分散介质的二元胶体体系，符合目前化工环保的要求，因此日益受到人们的关注。
然而，一般的聚氨酯乳液固含量低，胶膜的耐水性差、光泽性较低，涂膜的综合性能较差，对水性聚氨酯乳液进行适当的改性后能更好地提高水性聚氨酯涂料的综合性能，扩大应用范围。
在各种改性方法中，最引人注目的是聚氨酯/聚丙烯酸改性(PUA) 复合乳液的研究。
PUA 改性树脂将两种材料的最佳性能融合于一体，可制备出高固含量的水性树脂，降低加工能耗，提高生产率，其胶膜柔软、耐磨、耐湿擦、耐水解性能优异。
PUA 的研制方法有共混复合、共聚复合、核－壳乳液聚合法和PUA 互穿网络乳液聚合法4 种。
其中用环氧树脂E-44 和甲基丙烯酸甲酯(MMA)复合改性水性聚氨酯，丙烯酸羟乙酯(HEA)与MMA 发生共聚反应.制得以丙烯酸酯为核，聚氨酯为壳，HEA 为核壳之间桥连的核壳交联型PUA 复合乳液。
这种复合乳液集中了聚氨酯的耐低温、柔软性好、附着力强，丙烯酸酯的耐水和耐候性好，环氧树脂的高模量、高强度、耐化学性好等许多优点。
实验研究结果表明：随着环氧树脂E-44 和MMA 添加量增大，胶膜硬度、拉伸强度和耐水性逐渐提高，胶膜断裂伸长率和乳液的稳定性则随着降低，当环氧E-44 含量为4%，MMA含量为20%~30%时综合性能较好。
改性后的聚氨酯在下几种用途时有杰出的综合效果：水性聚氨酯木器涂料，水性聚氨酯织物涂料，建筑防水涂料，水性聚氨酯防腐涂料，水性聚氨酯汽车涂料，功能性水性聚氨酯涂料。
共聚乳液的制备方法主要有以下几种：(1) 聚氨酯乳液和丙烯酸酯乳液共混，外加交联剂，形成聚氨酯-丙烯酸酯共混复合乳液；(2) 先合成聚氨酯聚合物乳液，以此为种子乳液再进行丙烯酸酯乳液聚合，形成具有核-壳结构的聚氨酯丙烯酸酯复合乳液；(3) 2种乳液以分子线度互相渗透，然后进行反应，形成高分子互穿网络的聚氨酯丙烯酸酯复合乳液；(4) 合成带C═C双键的不饱和氨基甲酸酯单体，然后将该大单体和其它丙烯酸酯单体进行乳液共聚，得到聚氨酯丙烯酸酯共聚乳。
聚氨酯材质报告1. 引言聚氨酯是一种具有广泛应用的重要材料。
它具有优异的物理性能和化学稳定性，可用于制造各种产品，包括泡沫塑料、涂料、弹性体等。
本文将介绍聚氨酯材质的基本特性、制备过程和应用领域。
2. 聚氨酯的基本特性聚氨酯是由异氰酸酯和多元醇反应生成的高分子化合物。
它具有以下基本特性：2.1 强度和耐磨性聚氨酯具有很高的强度和耐磨性，使其成为制造具有高要求的产品的理想材料。
例如，聚氨酯可以用于制造耐磨的轮胎和传送带。
2.2 弹性和柔韧性聚氨酯的分子结构决定了其具有良好的弹性和柔韧性。
这使得聚氨酯在制造弹性体和密封件时非常有用。
2.3 耐化学腐蚀性聚氨酯具有出色的耐化学腐蚀性，可以在各种恶劣的环境中使用。
这使其成为制造耐腐蚀涂层和管道的理想选择。
3. 聚氨酯的制备过程聚氨酯的制备过程通常包括以下步骤：3.1 原材料准备聚氨酯的制备需要异氰酸酯和多元醇作为原材料。
异氰酸酯是一种含有异氰基（-NCO）的化合物，多元醇是一种含有多个羟基（-OH）的化合物。
3.2 反应过程异氰酸酯和多元醇在适当的温度和压力下进行反应。
这个反应被称为聚合反应，其中异氰酸酯的异氰基与多元醇的羟基发生反应，形成聚氨基酯链。
3.3 控制聚合程度调整反应条件和原材料比例，可以控制聚氨酯的分子量和聚合程度。
这对于不同应用领域的聚氨酯产品具有重要意义。
4. 聚氨酯的应用领域由于其优异的性能，聚氨酯被广泛应用于各个领域：4.1 泡沫塑料聚氨酯泡沫塑料具有轻质、吸音、隔热等优点，被广泛用于家具、建筑、交通工具等领域。
4.2 涂料聚氨酯涂料具有良好的耐候性和耐磨性，用于保护金属、木材和混凝土表面。
4.3 弹性体聚氨酯弹性体具有优异的弹性和耐磨性，被广泛用于制造悬挂系统、振动隔离器等。
4.4 粘合剂聚氨酯粘合剂具有良好的粘接性能，可用于黏合各种材料，如金属、塑料、玻璃等。
5. 结论聚氨酯是一种多功能的材料，具有强度、耐磨性、弹性、柔韧性和耐化学腐蚀性等优异特性。
聚氨酯及其绝缘制品● 聚氨酯概述● 异氰酸酯基的反应性● 聚氨酯生成原理及制备工艺 ●聚氨酯绝缘制品及应用聚氨酯概述聚氨酯是指大分子链上含有氨酯键结构的聚合物。
简称PU （Polyurethane ）C ONH R NH C O OR'On聚氨基甲酸酯聚氨酯由多元异氰酸酯与多元醇经加聚反应制得。
制备聚氨酯的主要原材料 多元异氰酸酯HDI 己二异氰酸酯 26()OCN CH NCO 液体 沸点127℃ TDI 甲苯二异氰酸酯 熔点21.8℃NCOCH 3NCOCH 3OCN2,4-TDI 2,6-TDI 常用的工业品：TDI-100 TDI-80TDI-65MDI 二苯甲烷二异氰酸酯 熔点40℃OCNCH 2NCOTTI 三苯基甲烷三异氰酸酯OCNCHNCONCO多元醇：化合物， 1，4一丁二醇聚合物，聚醚多元醇，聚酯多元醇聚醚多元醇聚醚多元醇由环氧化烯烃开环聚合制备。
常用环氧化烯烃：环氧乙烷环氧丙烷 四氢呋喃CH 2OH CH 2OH+(n 1+n 2) CH 2CHCH 3O CH 2O(CH 2CHO)n 1H CH 32O(CH 2CHO)n 2H3乙二醇是开环聚合的起始剂聚醚多元醇的官能度取决于起始剂的官能度起始剂为二元醇时，聚醚 f ＝2起始剂为三元醇时，聚醚 f ＝3聚醚多元醇的羟基种类取决于环氧化烯烃以环氧乙烷为单体时，是伯羟基以环氧丙烷为单体时，是仲羟基 以四氢呋喃为单体时，是伯羟基聚酯多元醇聚酯多元醇由二元酸和二元醇在醇过量的条件下缩聚而得。
400~6000Mn f ＝2异氰酸酯基的反应性异氰酸酯的反应活性：与活性氢反应 自聚合反应异氰酸酯基 —N=C=O — 是杂积累双键，非常活泼。
电荷分布和电子云密度的共振结构式如下R N CORCOR C O在化学反应中，异氰酸酯基表现为亲电试剂。
含活性氢的物质BH 能与异氰酸酯基进行亲核加成反应 亲核中心B 进攻正碳离子 活性氢H 转移到N 原子上亲核加成反应历程：R N C O +BH[R N C O]BH[R O]当R 为吸电子基，B 含推电子基时，有利于亲核加成反应进行。
聚氨基甲酸酯（polyurethane），简称聚氨酯（PU），是分子结构中含有重复氨基甲酸酯（-NHCOO-）结构的高分子材料的总称。
聚氨酯一般由二异氰酸酯和二元醇或多元醇为基本原料经加聚反应而成，根据原料的官能团数不同，可制成线形或体形结构的聚合物，其性能也有差异。
聚氨酯具有良好的力学性能、粘结性能及耐磨性等，在各领域得到了广发应用。
由于溶剂型聚氨酯的溶剂为有机物，具有挥发性，不仅污染环境，而且对人体有害。
在人们日益重视环境保护的今天以及环保法规的确立，溶剂型涂料中的有机化合物的排放量受到了严格的控制，因此，开发污染小的水性涂料已成为研究的主要方向。
水性聚氨酯（WPU）具有优异的物理机械性能，其不含或含有少量可挥发性有机物，生产施工安全，对环境及人体基本无害，符合环保要求。
其生产方法分为外乳化法和内乳化法，外乳化法又称强制乳化法，由使用这种方法得到的乳液稳定性较差，所以使用较少。
目前使用较多的是内乳化法，也称自乳化法，即在聚氨酯分子链上引入一些亲水性基团，使聚氨酯分子具有一定的亲水性，然后在高速分散下，凭借这些亲水基团使其自发地分散于水中，从而得到WPU。
然而，亲水基团的引入在提高聚氨酯亲水性的同时却降低了它的耐水性和拒油性。
为了改善其耐水性和拒油性，通常是将强疏水性链段引入聚氨酯结构之中。
有机硅、有机氟由于其表面能低和热稳定性好受到人们的重视，已经得到了广泛应用。
同时利用纳米材料来提高涂膜的光学、热学和力学性能。
纳米改性WPU 完美地结合了无机物的刚性、尺寸稳定性、热稳定性及WPU的韧性、易加工性，纳米改性WPU为涂料向高性能化和多功能化提供了崭新的手段和途径，是最有前途的现代涂料研究品种之一。
[1]1.2 水性聚氨酯的基本特征及发展历史1937年德国的Otto Bayer博士首次将异氰酸酯用于聚氨酯的合成。
直到1943年德国科学家Schlack在乳化剂或保护胶体存在的情况下，将二异氰酸酯在水中乳化并在强烈搅拌下加入二胺，首次成功制备了水性聚氨酯。
聚氨酯合成原料介绍1. 概述聚氨基甲酸酯是指分子主链中含有氨基甲酸酯重复单元链（-OOCNH-）的聚合物的统称，简称聚氨酯（PU）。
绝大多数PU 是由多异氰酸酯和含有活泼氢原子的物质如多元醇，加聚反应而成。
其化学反应表达式如图1 所示：图1 聚氨酯合成反应表达式由于PU 所用原料品类繁多，加工方法各异，性能范围宽广，因而应用领域不断拓展，已成为世界六大发展合成材料之一。
根据IAL Consultants （London）的调查统计和预测，其最终产品全球生产量持续增长。
按最终产品类别分，其分别产量如表1 所示。
表1 全球PU产品产量（以t计）注：年均增长率数据系笔者所算。
CASE 是涂料、胶粘剂、密封剂和弹性体的总称。
表1 数据显示，硬质泡沫（硬泡）增长速度最快，可能是全球节能法规日益严格，绝热材料需求量应运增长的缘故。
CASE 次之，其中热塑性聚氨酯（TPU）树脂深受关注，由它可制备CASE 最终产品。
据中国PU工业协会统计，中国PU产品2005年的消费量达300万t,其中含PU树脂干品约218.2万t。
2004年和2003年消费量分别为259万和210.4万t。
表2列出中国近年PU原料和产品的消费量。
表2 中国近年PU原料和产品的消费量（万t）注：（）中数据系干树脂的2. 聚氨酯合成基本原料2.1 多异氰酸酯纵观整个聚氨酯化学，可以说几乎都和异氰酸酯的反应活性有着密切的关系。
多异氰酸酯系聚氨酯的关键原料，其通式为：R-（N=C=O）n, n=2~4。
其极高的反应性，特别是对亲核反应物的反应性，主要是由含有氮、碳及氧的积累双键区中碳原子的正电特性所决定的。
异氰酸酯基团中的电子密度及电荷分布可如图2 所示：图2 异氰酸酯基团中的电子密度及电荷分布由异氰酸酯基团的共振结构表明，碳原子上的正电荷明显，且其取代基对它的反应性有显著影响。
若R 为芳基，负电荷就由氮原子吸引到芳核上，使碳原子上的正电荷增加。
第2章 实验部分 2.1 实验原料及仪器 2.1.1 实验原料 实验用到的主要试剂见表2.1。 表2.1 实验主要原料 试剂名称 缩写 纯度 生产厂家 甲苯二异氰酸酯 TDI 分析纯 上海凌峰化学试剂有限公司 聚氧化丙烯二醇1000 PPG1000 工业级 天津石化三厂 聚氧化丙烯二醇2000 PPG2000 工业级 天津石化三厂 聚氧化丙烯二醇2000 TDB2000 工业级 天津石化三厂 聚四氢呋喃醚二醇1000 PTMG1000 工业级 天津石化三厂 聚氧化丙烯三醇1000 TMN1000 工业级 天津石化三厂 凤凰牌环氧树脂 6101 E-44 工业级 江苏三木化工集团有限公司 正丁醇 n-butanol 分析纯 国药集团化学试剂有限公司 三羟甲基丙烷 TMP 工业级 天津市博迪化工有限公司 2,4-二氨基-3,5-二甲硫基氯苯 Tx-2 分析纯 国药集团化学试剂有限公司 二端氨基低聚醚胺 D2000 工业级 江苏三木化工集团有限公司 三端氨基低聚醚胺 T403 工业级 江苏三木化工集团有限公司 盐酸 HCl 分析纯 国药集团化学试剂有限公司 碳酸钠 Na2CO3 分析纯 国药集团化学试剂有限公司 二正丁胺 C2H8N2 分析纯 国药集团化学试剂有限公司 丙酮 C3H6O 分析纯 国药集团化学试剂有限公司 乙醇 C2H6O 分析纯 国药集团化学试剂有限公司 乙醇 C2H6O 工业级 哈尔滨华信化工有限公司 2.1.2 实验仪器 实验室用的主要仪器设备见表2.2。 表2.2 实验使用的主要仪器设备 设备名称 设备型号 生产厂家 环境力学分析谱仪粘弹仪 DMA 50 法国METRAVIB公司 动态热分析仪 DMA+450 法国METRAVIB公司 差示扫描量热仪（DSC） Q800 美国TA公司的Q800 FT-IR Spectrometer FT-IR 200 美国VARIAN公司 数显邵尔A硬度计 TH-200 北京时代之峰科技有限公司 FA2004型电子分析天平 FA2004 上海天平仪器厂 DK-98-1电热恒温水浴锅 DK-98-1 天津市泰斯特仪器有限公司 电热恒温真空干燥箱 DZF 上海跃进医疗器械厂 数显式鼓风干燥箱 GZX-GF-Ⅱ 上海跃进医疗器械厂
2.2 材料的制备 2.2.1 阻尼层材料 约束复合阻尼材料主要由约束层和阻尼层共同组成，阻尼层材料主要为复合材料提供阻尼性能。目前对于阻尼层的选择主要是具有较宽的阻尼温域和较高的阻尼损耗峰值。聚氨酯弹性体材料由于其软段相与硬段相之间存在一定的不相容性，能在材料内部形成微相分离，为材料提供额外的阻尼性能。【49】 2.2.1.1 阻尼层材料的制备 本研究中，以预聚体法合成相应的聚氨酯弹性体材料。所谓预聚体法，是指通过控制端羟基低聚物与多异氰酸酯反应过程中异氰酸基团过量，使生成的聚合物端基为异氰酸根，然后选用特定的扩链剂（交联剂）对其进一步固化并成型。 本课题在阻尼层材料制备过程中，分别以PPG2000和TDI作为聚氨酯弹性体中的软段和硬段。其中软段PPG2000为低分子量聚醚，由环氧丙烷在特定初始剂作用下开环聚合而成，因此其结构中含有大量的醚键和饱和碳链，较端羟基聚酯和聚烯烃分子链更为柔顺，能够为聚氨酯弹性体材料提供较高的阻尼损耗峰值；相应的硬段部分选择甲苯二异氰酸酯（TDI），根据基团贡献理论，在分子链中引入苯环、酯基等大基团能获得更好的阻尼性能。【50】 样品制备的具体步骤为： （1）预聚体的制备：在三口烧瓶中按照计算量加入PPG2000，110 ℃下真空脱水2 h；脱水后将PPG-2000冷却至60 ℃左右，再加入计算量的TDI（于60℃左右先预热），由于该反应为较强的放热反应，故制备过程中，需要进行控制升温，即分别于65 ℃、70 ℃以及75 ℃下分阶段反应一段时间，体系温度稳定后调至下一温度阶段，最终，于80℃下反应1.5～2 h得到聚氨酯预聚体。 （2）弹性体样品的制备：将制备的预聚体进行分析，测定其中-NCO含量，并根据预聚体中-NCO基团百分含量，以计量的TMP作为扩链剂，于80 ℃下固化2 h，85 ℃下后固化10 h；即得到不同-NCO含量的聚氨酯弹性体材料，室温下熟化7天后进行动态力学性能测试。 （3）制备相关反应步骤如下图2.1~2.2所示。
图2.1聚氨酯弹性体预聚体制备反应方程式 图2.2聚氨酯预聚体在TMP固化后链结构示意图 （4）聚氨酯弹性体制备工艺流程如下图2.3所示。 图2.3 聚氨酯弹性体材料制备过程工艺图 2.2.1.2 聚氨酯弹性体材料的性能与分析方法 （1）红外光谱对聚氨酯反应过程的分析 红外光谱法对高分子材料的分析是利用材料中某些特定的基团对电磁波中的红外光区特定频率波具有选择性吸收的特点来进行高分子内部基团结构分析、定性鉴定的一种方法。【51】
（a）TDI （b）聚醚型聚氨酯弹性体 图2.4 红外光谱图
上图2.4为制备的聚醚型聚氨酯弹性体材料样品和其所用原料甲苯二异氰酸酯（TDI）红外光谱对照图；结合（a），（b）两图可知，聚氨酯样品中2265波数的峰强度较TDI大幅下降，几乎消失，而2265 cm–1对应的正是异氰酸酯基团的不对称伸缩振动特征吸收峰，由此可以判定在聚氨酯弹性体的制备过程中，TDI完全反应。【52】另外还可以有图中，（b）中分别在1729 cm–1（羰基的伸缩振动），1223 cm–1（碳-氧键伸缩振动）以及3304 cm–1（仲胺的氮-氢键伸缩振）存在较强的吸收峰，而对应的（a）图中并未出现，结合三者关系，可以推断聚氨酯弹性体样品中有氨基甲酸酯基团的生成。【53】 （2）示差扫描量热仪对聚氨酯热性能的分析 物质在加热过程中，由于脱水，分解或相变等物理化学变化，经常会伴随着吸热或放热效应。高分子材料亦如此，伴随着环境温度的升高，材料内部同时也会随着产生诸如玻璃化转变、熔融、结晶，分解等物理或化学变化。【54】 差热分析就是通过精确测定物质加热（或冷却）过程中伴随物理或化学变化产生的热效应大小以及产生热效应时所对应的温度，来达到对物质进行定性和/或定量分析的目的。
图2.5 聚醚型聚氨酯弹性体的DSC曲线 有上图2.5可以看出，在-40 ℃左右时，DSC曲线中出现了一个吸热峰，分析材料结构可知，该处的吸收峰应该为聚氨酯弹性体软段材料的玻璃化转变温度（硬段材料一般刚性较大，玻璃化温度出现在高温）；当温度继续升高时，曲线中再没有出现其他的吸热或者是放热峰，由此可以判断该聚氨酯弹性体材料中的软段部分与硬段部分的相容性很好，硬段部分较好的溶于软段部分中。【55,56】 （3）动态力学测试分析仪对聚氨酯阻尼性能的分析 材料的动态力学行为是指材料在振动的条件下，即在交变应力（或交变应变）作用下所处的响应，它不同于材料的静态力学行为，后者是指材料在恒定或单调递增的应力（或应变）作用下的行为。测定材料在一定温度范围内动态力学性能的变化就是所谓的动态力学分析（Dynamic Mechanical Analysis，简称DMA）。对于高分子材料而言，一般情况下都表现出玻璃态，高弹态以及粘流态三种力学状态，并且在三种状态的转变过程中，材料的刚度、模量、热膨胀系数以及阻尼性能都发生较大的变化，而这些宏观性能与高分子材料微观结构密切相关，由此可知，DMA对高分子材料的研究具有重要的知道意义。【57-60】
图2.6 聚四氢呋喃醚型聚氨酯弹性体的DMA测试温度谱图 （a）E'-T；（b）E"-T；（c）tan δ-T；（d）三曲线合并图
上图2.6为软段为PTMG1000的聚氨酯弹性体材料的DMA测试谱图。由图中信息可以看出，该种弹性体材料在温度为-60~100 ℃区间内，分别经历了玻璃态、玻璃化转变区，橡胶态以及粘流转变区四种力学相态变化过程；再者可以从图中得到，该种材料的Tg在-23 ℃左右（取图2.4中c图数据），不同温度点该种材料对应的储能模量（E'）与耗能模量（E"），以及本文重点关注的阻尼性能主要表征参数—损耗因子（tanδ）。 2.2.2 约束层材料 约束层作为约束阻尼材料约束作用的提供者，一般而言，要求约束层材料具有较高的强度和刚度。 本文根据选题需要，主要选取聚氨酯和环氧树脂两种材料作为约束层来考察复合材料的约束阻尼性能。 2.2.2.1 聚氨酯弹性体材料 通过分别选择不同种类（PPG和PTMG）和不同官能度（三官能度聚醚TMN1000和双官能度聚醚PPG1000）的不同低分子量聚醚作为聚氨酯软段材料，硬段材料选用TDI-80，以及Tx-2作为扩链剂，通过预聚体法合成高硬度聚氨酯弹性体材料（制备过程与2.2.1.1节相类似，此处不再赘述）。 2.2.2.2 改性环氧树脂材料 环氧树脂材料品种繁多，是一类研究较为广泛的高分子材料；其中以双酚A型环氧树脂研究最为深入，应用最为广泛；它是由环氧丙烷和双酚A缩合而成的低聚物材料，其内部结构为线性大分子，主链中还存在很多活性基团，在各种固化剂的作用下，能够交联成为不不熔不溶的网状结构。因其具有许多优异的性能（耐化学腐蚀性、机械强度高、尺寸稳定性好、粘结性以及良好的电性能），所以广泛的应用于浇注、层压和制备粘合剂、涂料、胶泥，涂料等制品。 因此，本课题通过选用特定的固化剂体系及配比对环氧树脂进行增韧，以克服环氧树脂材料的脆性的缺点，并对其阻尼相关的性能进行研究。进而选取具有特定的硬度值和阻尼性能的环氧树脂（E-44）材料作为复合约束阻尼材料的约束层，作进一步的研究。 材料制备的主要流程为：将E-44型环氧树脂真空脱泡，选用不同的的种类胺类固化剂（T403和D2000），调节其配比，混合均匀后，进行脱泡处理，放入烘箱中固化。固化条件：80 ℃预固化4 h，随后调节温度至120 ℃，再后固化4 h，最后关闭烘箱，使样品退火至室温。 相关反应式如下图2.7所示：
