【摘要】：溫敏型硬質(zhì)聚氨酯發(fā)泡材料是一種熱固性的具有溫敏特性的形狀記憶高分子材料,可以在外界溫度變化的刺激下改變初始形狀并且溫度降低后可將形變固定,再次升高溫度時(shí),材料可通過獨(dú)特?zé)崃W(xué)恢復(fù)過程恢復(fù)到初始形狀。這種特性使得溫敏型硬質(zhì)聚氨酯發(fā)泡材料可以在石油工程、航空航天、生物醫(yī)用等領(lǐng)域獲得廣泛的應(yīng)用。本文采用改性二苯甲甲烷二異氰酸酯(MDI)合成硬質(zhì)聚氨酯發(fā)泡材料,首先對溫敏型聚氨酯基體樹脂進(jìn)行了研究,探究了多元醇的種類、擴(kuò)鏈劑的種類、硬段含量以及改性MDI的異氰酸根含量對聚氨酯基體樹脂性能的影響,然后在原料中加入發(fā)泡劑,研究不同因素對硬質(zhì)聚氨酯發(fā)泡材料性能的影響,在得到發(fā)泡材料后,研究了不同的制備工藝條件對發(fā)泡材料性能以及泡孔結(jié)構(gòu)的影響,最后對材料進(jìn)行了老化以及耐溫性能的測試,相關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下:(1)在溫敏型聚氨酯基體樹脂的合成中,聚碳酸酯二醇制得的試樣具有最高的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以及最好的力學(xué)性能,形變及形變恢復(fù)溫度最高;不同的擴(kuò)鏈劑制得的聚氨酯基體樹脂,分子量越大、柔順性越好的擴(kuò)鏈劑制得的試樣力學(xué)性能越低,玻璃化轉(zhuǎn)變溫度低,但是材料的溫敏性能高;硬段含量越大,材料的力學(xué)性能、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度越高,并且高溫下的形變恢復(fù)速度也較大;調(diào)整改性MDI中的不同的異氰酸根含量,發(fā)現(xiàn)異氰酸根含量越高,材料的力學(xué)性能、形變及形變恢復(fù)溫度越高,但形變的恢復(fù)速度會有所下降。(2)在溫敏型硬質(zhì)聚氨酯發(fā)泡材料的合成中,不同分子量配比的聚碳酸酯二醇,隨著PCDL20比例的增加,材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和形變及形變恢復(fù)溫度升高,但力學(xué)性能略有下降,材料的泡孔尺寸增大,開孔率降低;不同種類的聚碳酸酯二醇,T4691制得的泡沫具有最好的力學(xué)性能以及最高的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度;改變原料中的擴(kuò)鏈劑,發(fā)現(xiàn)隨著擴(kuò)鏈劑分子量的增加,材料的力學(xué)性能降低,泡孔尺寸變大;材料的泡孔尺寸會隨著硬段含量的升高而降低,力學(xué)性能與形變及形變恢復(fù)溫度也隨著硬段含量的升高而增加;隨著發(fā)泡劑用量的增加,材料的泡孔尺寸變大,力學(xué)性能降低,使用AK-8818作為泡沫穩(wěn)定劑,材料具有最細(xì)密的泡孔結(jié)構(gòu)以及最高的力學(xué)性能,使用Niax L-6164作為開孔劑具有較好的效果。(3)隨著原料溫度的升高,材料的泡孔尺寸變小,開孔率降低;混合速度越快,材料的力學(xué)性能越高,泡孔尺寸越小。材料的力學(xué)性能隨著充填系數(shù)的增加呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢,過高的充填系數(shù)會使材料的泡孔出現(xiàn)并泡的現(xiàn)象。適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)發(fā)泡劑與物理發(fā)泡劑并用可以提高材料的力學(xué)性能,但物理發(fā)泡劑占比過多會導(dǎo)致材料的性能下降。(4)在不同種類的多元醇中,聚碳酸酯二醇具有最好的耐熱水老化性能,隨著多元醇分子量的增加,材料的耐溫性降低,PCDL10具有最好的耐溫性能。擴(kuò)鏈劑的分子鏈越短,制得的材料的初始力學(xué)性能越高,但耐熱水老化性及耐溫性較差。材料的耐溫性能及耐熱水老化性能隨著硬段含量的增加而升高。
【圖文】：

圖 2-1 多元醇的種類對材料玻璃化溫度的影響fect of the type of polyol on the glass transition temperat以看出，使用 PTMG2000、EP56、220N、P璃化轉(zhuǎn)變溫度分別為 9.1℃、54.6℃、58.4℃制得的試樣玻璃化轉(zhuǎn)變溫度最低，其余四種的因主要是因?yàn)?PTMG2000 為聚四亞甲基醚二醇鍵以及規(guī)整排列的亞甲基，并且端基為伯羥旋轉(zhuǎn)位壘較低，分子鏈的可運(yùn)動(dòng)能力強(qiáng)，分動(dòng)，因此在較低的溫度下就可以發(fā)生玻璃化6 多元醇分子鏈上含有羰基、氨酯基等極性基的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度較高，220N 分子鏈比 EP56間作用力更大，，也會存在較小的微晶區(qū)，分 的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度比 EP56 高。PCDL20 中的分子鏈排列規(guī)整性很高，使得其擁有很強(qiáng)的

硬質(zhì)聚氨酯發(fā)泡材料的制備及溫敏性研究PTMG2000 制得的試樣無法定型，翻折冷卻后仍緩慢恢復(fù)至初始形狀，這是因?yàn)槠洳ＡЩD(zhuǎn)變溫度較低，為 9.1℃，在大于此溫度下軟段多元醇為高彈態(tài)，且軟段之間分子間作用力較小，無法形成物理交聯(lián)來固定形狀，因此其在 25℃的室溫下不存在形狀記憶特性。因此，本小節(jié)主要測試 EP56、220N、PCDL10、PCDL20四種多元醇制成的聚氨酯樹脂的溫敏形狀記憶特性。結(jié)果如下：
【學(xué)位授予單位】：青島科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TQ328.3

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本文編號：2708600