本文選題：PU阻尼材料 + 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)��； 參考：《河北工業(yè)大學(xué)》2015年博士論文

【摘要】：結(jié)構(gòu)是決定材料性能的根本因素,研究分子結(jié)構(gòu)對(duì)聚氨酯(PU)阻尼材料的影響是提高其性能的有效途徑。本文根據(jù)基團(tuán)貢獻(xiàn)分析法和聚合物阻尼性能定量化理論對(duì)聚醚型、聚酯型以及聚醚酯型PU阻尼材料進(jìn)行分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),調(diào)節(jié)軟硬段種類及含量制備了一系列PU阻尼材料,并對(duì)其性能進(jìn)行了系統(tǒng)研究。通過(guò)四氫呋喃聚醚(PTMG)、聚丙二醇聚醚(PPG)與甲苯二異氰酸酯(TDI100)、二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI50)反應(yīng)合成PU預(yù)聚體,用含有不同側(cè)基結(jié)構(gòu)的二醇和二胺擴(kuò)鏈劑擴(kuò)鏈,制備了聚醚型PU阻尼材料。PPG型PU的損耗角正切(tanδmax)明顯高于PTMG型PU,力學(xué)性能次之。PPG2000型PU的tanδmax略高于PPG1000型PU,且tanδ0.3的阻尼溫域向低溫方向移動(dòng)。二醇擴(kuò)鏈劑中醚鍵和側(cè)甲基的引入,有助于tanδmax值增大,tanδ0.3的阻尼溫域拓寬;二胺擴(kuò)鏈劑中苯環(huán)的引入,使tanδ0.3的阻尼溫域變窄且移向高溫。TDI100/MOCA硬段體系的PU比MDI50/BDO的DMA譜圖的峰形扁而寬,tanδ0.3的阻尼溫域靠近高溫,力學(xué)性能較好。通過(guò)聚丁二酸新戊二醇酯(PNS)、聚己二酸新戊二醇酯(PNA)與TDI100、異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)反應(yīng)合成PU預(yù)聚體,用不同結(jié)構(gòu)二胺擴(kuò)鏈劑擴(kuò)鏈,制備了聚酯型PU阻尼材料。PNA型PU比PNS型PU的tanδmax稍高,Tg偏小,tanδ0.3的阻尼溫域靠近低溫。隨PNS分子量增加,tanδmax由0.73增加到1.10,tanδ0.3的阻尼溫域略向低溫移動(dòng),力學(xué)性能有所降低。TDI100型PU比IPDI型PU的tanδmax和Tg都高,但tanδ0.3的阻尼溫域較窄,力學(xué)性能偏低。二胺擴(kuò)鏈的PU阻尼性能的大小依次為:MOCAL-MOCAM-CDEA。擴(kuò)鏈系數(shù)降低,tanδmax明顯增大,力學(xué)性能有所下降。通過(guò)丙氧基新戊二醇(PNP)與丁二酸(SA)、己二酸(AA)反應(yīng)合成了聚丁二酸丙氧基新戊二醇酯(PNPS)和聚己二酸丙氧基新戊二醇酯(PNPA),與TDI100反應(yīng)合成PU預(yù)聚體,用MOCA擴(kuò)鏈,制備了聚醚酯型PU阻尼材料。PNPS型PU的阻尼性能優(yōu)于PNPA型PU阻尼材料。隨著PNPS分子量增大,阻尼性能提高并移向低溫,力學(xué)性能有所下降。采用FTIR和1H-NMR對(duì)其原料、聚酯及聚醚酯結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征,GPC測(cè)試的聚醚酯二醇實(shí)際分子量和理論分子量相近。AFM顯示了PU阻尼材料明暗相間的微相分離結(jié)構(gòu),顏色較亮的為硬段均勻分散于顏色較暗的軟段中,隨軟段分子量增大,相分離明顯。SEM進(jìn)一步驗(yàn)證了聚酯型PU阻尼材料明顯的微相分離結(jié)構(gòu)。TGA和DSC結(jié)果表明:PU阻尼材料具有較好的耐熱性能,聚醚型PU阻尼材料具有兩個(gè)明顯的軟、硬段Tg,而聚酯型PU阻尼材料只有軟段的Tg轉(zhuǎn)變峰。隨著軟段分子量的增加,耐熱性能變差。XRD結(jié)果表明:聚酯型PU阻尼材料具有極少量的的微晶存在。對(duì)PNS型PU阻尼結(jié)構(gòu)進(jìn)行測(cè)試,激勵(lì)幅值和加載頻率對(duì)等效水平剛度、等效阻尼比、屈服后剛度以及屈服力都有重要影響,需要綜合考慮各參數(shù)之間的關(guān)系,應(yīng)用于實(shí)際阻尼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中。
[Abstract]:The structure is the fundamental factor to determine the properties of the materials. It is an effective way to improve the properties of the damping materials by studying the influence of molecular structure on the properties of polyurethane (pu) damping materials. In this paper, the molecular structure of polyether type, polyester type and polyether ester type pu damping materials were designed according to the group contribution analysis method and the quantitative theory of polymer damping properties. A series of pu damping materials were prepared by adjusting the types and contents of soft and hard segments. And its performance is studied systematically. Pu prepolymer was synthesized by the reaction of tetrahydrofuran polyether (PTMGN), poly (propylene glycol) polyether (PPG) and toluene diisocyanate (TDI100) and diphenyl methane diisocyanate (MDI50). The loss angle tangent tan 未 max. of polyether pu damping material, PPG type pu, is obviously higher than that of PTMG type pu, and the tan 未 max of PPG type pu is slightly higher than that of PPG1000 type pu, and the damping temperature range of tan 未 0.3 moves to low temperature. The introduction of ether bond and side methyl in diol chain extender can increase the damping temperature range of tan 未 max value to increase the damping temperature range of tan 未 0.3, and the introduction of benzene ring in diamine chain extender. The damping temperature range of tan 未 0.3 is narrowed and moved to high temperature. TDI 100 / MOCA hard segment system has better mechanical properties than the DMA spectrum of MDI50/BDO. Pu prepolymer was synthesized by the reaction of poly (neopentanediol succinate) PNSN, poly (neopentylenediol adipate) PNAwith TDI100, isophorone diisocyanate (IP DIA), and chain extension with different structures of diamine chain extender. The damping temperature range of polyester pu damping material. PNA pu is slightly higher than that of tan 未 max of PNS pu. The damping temperature range is close to low temperature. With the increase of the molecular weight of PNS, the damping temperature range from 0.73 to 1.10 tan 未 0.3 shifts slightly to low temperature, and the mechanical properties of pu of type TDI100 are lower than those of tan 未 max and TG of IPDI type pu, but the damping temperature range of tan 未 0.3 is narrower, and the mechanical properties of tan 未 0.3 is lower than that of IPDI type pu. The order of pu damping property of diamine chain extension is: MOCAL-MOCAM-CDEA. The chain extension coefficient decreases and the max increases obviously, and the mechanical properties decrease. Pu prepolymer was synthesized by the reaction of propyl neopentanediol (PNPN) with succinic acid (PNPS) and poly (propylneopentanediol adipate) (PNPs) and poly (propanediol adipate) (PNPs). Pu prepolymer was synthesized by reaction with TDI100, and the chain was extended by MOCA. The damping property of polyether ester type pu damping material and PNPS pu damping material was better than that of PNPA pu damping material. With the increase of molecular weight of PNPS, the damping property increases and moves to low temperature, and the mechanical properties decrease. FTIR and 1H-NMR were used to characterize the structure of the raw material, polyester and polyether ester. The actual molecular weight and theoretical molecular weight of polyether diol were similar. AFM showed the microphase separation structure between light and dark phase of pu damping material. The brightly colored hard segments were evenly dispersed in the darker soft segments, and the molecular weight of the soft segments increased with the increase of the molecular weight of the soft segments. The results of phase separation, SEM and DSC showed that the w pu damping material had better heat resistance, and polyether pu damping material had two obvious soft properties. The hard segment Tg, while the polyester pu damping material has only the soft segment TG transition peak. With the increase of molecular weight of soft segment, the heat resistance becomes worse. XRD results show that the polyester pu damping material has a very small amount of microcrystals. The PNS type pu damping structure is tested. The excitation amplitude and loading frequency have important effects on the equivalent horizontal stiffness, equivalent damping ratio, yield stiffness and yield force. It is applied to the actual damping structure design.
【學(xué)位授予單位】：河北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TQ317;TB535

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本文編號(hào)：1886524