TDI對PET/N-100粘合劑膠片力學性能和交聯(lián)網絡結構完整性的影響
發(fā)布時間：2021-10-08 10:37
通過單軸拉伸測試、紅外光譜、溶脹平衡法等測試手段,分析PET基聚氨酯膠片的力學性能、氫鍵作用、交聯(lián)網絡結構完整性及韌性。隨著TDI含量的增大,PET/TDI/N-100粘合劑膠片的交聯(lián)密度（νe）逐漸減小,交聯(lián)點間的鏈段平均分子量（Mc）逐漸增大,最大拉伸強度和彈性模量逐漸降低,斷裂伸長率逐漸升高;其交聯(lián)網絡完整性與氫鍵比例（H）成正比,與N-100含量（N）成反比;當TDI含量α=0.6時,PET/TDI/N-100粘合劑膠片的剪切模量校正因子D最大,交聯(lián)網絡結構完整性最好,力學性能較佳。
【文章來源】：固體火箭技術. 2016,39(03)北大核心CSCD
【文章頁數(shù)】：5 頁
【部分圖文】：
PET/TDI/N-100聚氨酯膠片的拉伸曲線
?喚鼉哂謝?學交聯(lián)，而且包含很多的物理交聯(lián)，這些物理交聯(lián)主要是靠極性基團之間的氫鍵作用，使鏈段纏結，形成更多的物理交聯(lián)點，從而讓彈性體膠片的交聯(lián)網絡結構更加完整，提升其力學性能。在PET/TDI/N-100聚氨酯膠片中，極性基團的氫鍵主要集中在氨基甲酸酯基團，其羰基是氨基質子的主要接受體，參與形成氫鍵后，其FTIＲ譜峰將向低波數(shù)方向發(fā)生頻移［13－14］。因此，通過對比自由羰基和與氫鍵合羰基的相對含量，就可計算出羰基參與氫鍵形成的百分數(shù)。圖2給出了PET/TDI/N-100粘合劑膠片羰基部分的FTIＲ譜圖。圖2PET/TDI/N-100粘合劑膠片的羰基部分紅外譜圖Fig．2InfraredspectrogramofcarbonylpartinthePET/TDI/N-100binderfilms由圖2可知，氨基甲酸酯基團上羰基的吸收峰明顯地分成兩部分，說明形成氫鍵后，譜峰發(fā)生了明顯的頻移。其中，1725cm－1為自由羰基的吸收峰，1695cm－1為與氫鍵合后發(fā)生頻移的羰基吸收峰。通過對紅外曲線進行積分計算，就可推算出自由羰基與氫鍵合羰基的比例，如表2所示。表2中，S1是自由羰基的吸收峰面積，S2是與氫鍵合羰基的吸收峰面積，P是與氫鍵合羰基的比例。表2PET/TDI/N-100聚氨酯粘合劑膠片中與氫鍵合的羰基比例Table2ProportionofthehydrogenbondingcarbonylgroupinthePET/TDI/N-100polyurethanefilmsαS1S2P/%00．147990．2300360．850．20．189920．2455056．380．40．175390．159447．610．60．251650．2219146．860．80．183760．2232554．85由表2可知，隨TDI含量增大，PET/TDI/N-100粘合劑膠片中硬段含量略微升高，但由于TDI是二官能度異氰酸酯，更多的硬段結構嵌入柔性鏈段中，空間位阻效應使得硬段的聚集度降低，從而使氨基甲酸酯基團上?
?謀壤?鸞ゼ跣。?剮Ｕ?蜃覦降低。隨著TDI含量α從0增加到0．8，剪切模量校正因子D先增大、后減小，在TDI含量為0．6時，D達到極大值，交聯(lián)結構中物理交聯(lián)與網絡缺陷的兩者比例達到最大，對膠片的力學性能貢獻也達到最大值，其交聯(lián)網絡結構完整性最好，其粘合劑膠片的力學性能也較好，相比于PET/N-100空白樣品，其延伸率提高了200%。但TDI含量達到0．8時，雖然物理交聯(lián)比例再次更高，形成封口圈結構缺陷的比例也會降低，但由于化學交聯(lián)點過少，末端懸掛鏈可能會更多。所以，校正因子會略低于TDI含量為0．6的膠片。圖3N/D與H/D的關系圖Fig．3ＲelationalgraphofN/DandH/D2．4TDI含量對PET/TDI/N-100粘合劑膠片韌性的影響將聚氨酯彈性體膠片的單軸拉伸曲線進行積分處理，得到的數(shù)值可代表PU彈性體膠片的韌性，積分值越大，代表韌性越強，說明PU彈性體膠片具有更強的抗拉伸能力，表示其具有更完整的交聯(lián)網絡結構。通過理論推導可知，假設彈性體膠片在拉伸過程中橫截面積不變，膠片的拉伸曲線積分值與拉伸斷裂做功的總能量成正比，如式(10)所示［9］:∫σdε=L0W＇/S(10)圖4給出了PET/TDI/N-100粘合劑膠片拉伸曲線積分值和校正因子D隨著TDI含量的變化趨勢。圖4TDI含量對PET/TDI/N-100粘合劑膠片的拉伸曲線積分值和校正因子的影響Fig．4InfluenceoftheαvalueonthetensilecurveintegralvalueandDvalueofPET/TDI/N-100binderfilms由圖4可知，隨TDI含量從0增大到0．6，PET/—381—2016年6月毛科鑄，等:TDI對PET/N-100粘合劑膠片力學性能和交聯(lián)網絡結構完整性的影響第3期
【參考文獻】：
期刊論文
[1]PET/N-100黏合劑體系的交聯(lián)網絡結構完整性分析[J]. 毛科鑄,馬松,羅運軍. 含能材料. 2015(10)
[2]NEPE推進劑粘合劑配方設計方法[J]. 鄧劍如,張習龍,徐婉,黎超華. 固體火箭技術. 2014(02)
[3]固化劑類型對HTPE型聚氨酯彈性體膠片性能的影響[J]. 毛科鑄,夏敏,羅運軍,張在娟. 火炸藥學報. 2012(01)
[4]NEPE推進劑粘合劑網絡結構調節(jié)研究[J]. 劉晶如,宋雪晶,楊寅. 固體火箭技術. 2010(01)
[5]溶脹法測定NEPE推進劑的交聯(lián)密度[J]. 張偉,樊學忠,楊彩寧,謝五喜,陳永鐸,蔚紅建. 火炸藥學報. 2008(05)
[6]三官能度PET對膠片和NEPE推進劑力學性能的影響[J]. 楊寅,羅運軍,劉晶如,葛震. 精細化工. 2008(02)
本文編號：3423994
【文章來源】：固體火箭技術. 2016,39(03)北大核心CSCD
【文章頁數(shù)】：5 頁
【部分圖文】：
PET/TDI/N-100聚氨酯膠片的拉伸曲線
?喚鼉哂謝?學交聯(lián)，而且包含很多的物理交聯(lián)，這些物理交聯(lián)主要是靠極性基團之間的氫鍵作用，使鏈段纏結，形成更多的物理交聯(lián)點，從而讓彈性體膠片的交聯(lián)網絡結構更加完整，提升其力學性能。在PET/TDI/N-100聚氨酯膠片中，極性基團的氫鍵主要集中在氨基甲酸酯基團，其羰基是氨基質子的主要接受體，參與形成氫鍵后，其FTIＲ譜峰將向低波數(shù)方向發(fā)生頻移［13－14］。因此，通過對比自由羰基和與氫鍵合羰基的相對含量，就可計算出羰基參與氫鍵形成的百分數(shù)。圖2給出了PET/TDI/N-100粘合劑膠片羰基部分的FTIＲ譜圖。圖2PET/TDI/N-100粘合劑膠片的羰基部分紅外譜圖Fig．2InfraredspectrogramofcarbonylpartinthePET/TDI/N-100binderfilms由圖2可知，氨基甲酸酯基團上羰基的吸收峰明顯地分成兩部分，說明形成氫鍵后，譜峰發(fā)生了明顯的頻移。其中，1725cm－1為自由羰基的吸收峰，1695cm－1為與氫鍵合后發(fā)生頻移的羰基吸收峰。通過對紅外曲線進行積分計算，就可推算出自由羰基與氫鍵合羰基的比例，如表2所示。表2中，S1是自由羰基的吸收峰面積，S2是與氫鍵合羰基的吸收峰面積，P是與氫鍵合羰基的比例。表2PET/TDI/N-100聚氨酯粘合劑膠片中與氫鍵合的羰基比例Table2ProportionofthehydrogenbondingcarbonylgroupinthePET/TDI/N-100polyurethanefilmsαS1S2P/%00．147990．2300360．850．20．189920．2455056．380．40．175390．159447．610．60．251650．2219146．860．80．183760．2232554．85由表2可知，隨TDI含量增大，PET/TDI/N-100粘合劑膠片中硬段含量略微升高，但由于TDI是二官能度異氰酸酯，更多的硬段結構嵌入柔性鏈段中，空間位阻效應使得硬段的聚集度降低，從而使氨基甲酸酯基團上?
?謀壤?鸞ゼ跣。?剮Ｕ?蜃覦降低。隨著TDI含量α從0增加到0．8，剪切模量校正因子D先增大、后減小，在TDI含量為0．6時，D達到極大值，交聯(lián)結構中物理交聯(lián)與網絡缺陷的兩者比例達到最大，對膠片的力學性能貢獻也達到最大值，其交聯(lián)網絡結構完整性最好，其粘合劑膠片的力學性能也較好，相比于PET/N-100空白樣品，其延伸率提高了200%。但TDI含量達到0．8時，雖然物理交聯(lián)比例再次更高，形成封口圈結構缺陷的比例也會降低，但由于化學交聯(lián)點過少，末端懸掛鏈可能會更多。所以，校正因子會略低于TDI含量為0．6的膠片。圖3N/D與H/D的關系圖Fig．3ＲelationalgraphofN/DandH/D2．4TDI含量對PET/TDI/N-100粘合劑膠片韌性的影響將聚氨酯彈性體膠片的單軸拉伸曲線進行積分處理，得到的數(shù)值可代表PU彈性體膠片的韌性，積分值越大，代表韌性越強，說明PU彈性體膠片具有更強的抗拉伸能力，表示其具有更完整的交聯(lián)網絡結構。通過理論推導可知，假設彈性體膠片在拉伸過程中橫截面積不變，膠片的拉伸曲線積分值與拉伸斷裂做功的總能量成正比，如式(10)所示［9］:∫σdε=L0W＇/S(10)圖4給出了PET/TDI/N-100粘合劑膠片拉伸曲線積分值和校正因子D隨著TDI含量的變化趨勢。圖4TDI含量對PET/TDI/N-100粘合劑膠片的拉伸曲線積分值和校正因子的影響Fig．4InfluenceoftheαvalueonthetensilecurveintegralvalueandDvalueofPET/TDI/N-100binderfilms由圖4可知，隨TDI含量從0增大到0．6，PET/—381—2016年6月毛科鑄，等:TDI對PET/N-100粘合劑膠片力學性能和交聯(lián)網絡結構完整性的影響第3期
【參考文獻】：
期刊論文
[1]PET/N-100黏合劑體系的交聯(lián)網絡結構完整性分析[J]. 毛科鑄,馬松,羅運軍. 含能材料. 2015(10)
[2]NEPE推進劑粘合劑配方設計方法[J]. 鄧劍如,張習龍,徐婉,黎超華. 固體火箭技術. 2014(02)
[3]固化劑類型對HTPE型聚氨酯彈性體膠片性能的影響[J]. 毛科鑄,夏敏,羅運軍,張在娟. 火炸藥學報. 2012(01)
[4]NEPE推進劑粘合劑網絡結構調節(jié)研究[J]. 劉晶如,宋雪晶,楊寅. 固體火箭技術. 2010(01)
[5]溶脹法測定NEPE推進劑的交聯(lián)密度[J]. 張偉,樊學忠,楊彩寧,謝五喜,陳永鐸,蔚紅建. 火炸藥學報. 2008(05)
[6]三官能度PET對膠片和NEPE推進劑力學性能的影響[J]. 楊寅,羅運軍,劉晶如,葛震. 精細化工. 2008(02)
本文編號：3423994
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