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本研究以聚四氢呋喃二醇和甲苯二异氰酸酯为原料,合成了端异氰酸酯预聚体,最佳工艺为在80℃条件下反应90min。直接合成的预聚体中游离的TDI含量过高,需采用萃取法减少游离TDI,从而降低体系的毒性。通过红外分析表明成功合成端异氰酸酯预聚体,并且其储存稳定性高。
采用机械法将聚醚型聚氨酯预聚体与MOCA短时间内混合均匀并浇注到预热的模具内,制备出高性能聚氨酯弹性体材料。对胶液的成型工艺考察得到混合液浇注到预热为120℃的磨具内,恒温1小时开模的制品在110℃条件下后硫化12-14小时,得到的机械性能最为理想。通过对反应组分力学分析确定当NCO值为6.8%,当量系数为0.9(即n(NCO)/n(NH2)=1:0.9)时,力学性能最佳,并且通过加入增塑剂可改善浇注工艺。但由于NCO值为6.8%的预聚体存储稳定性较差,浇注时凝胶时间过短而增加难度,本实验选择NCO值为4.2%预聚体经扩链制备弹性体,制品的力学性能及耐低温性满足使用条件。对制品进行热重分析表明该弹性体初始分解温度不受硬段含量的影响,但随硬段含量的增加耐热性降低。DMA测试表明随着硬段含量的增加,玻璃化温度升高,相分离程度加大,耐低温性能下降。
针对芳纶织物与聚氨酯树脂的界面粘接性能较差的问题,采用真空浇注一次成型法制备芳纶/PU复合材料。将浇注液充满压有芳纶布的模具内制备芳纶/PU复合织物,其断裂力较基布有所提高,撕裂力下降。通过测定聚氨酯胶液与不同浓度磷酸处理芳纶表面的接触角,并分析芳纶/PU复合织物的撕裂力、层间剪切强度及弯曲强度等,都表明经过20%磷酸处理的芳纶织物与浇注树脂的界面粘接性能最佳及所制备的复合织物的综合机械性能最优。由复合织物耐水性测试结果表明,经过磷酸溶液处理过的芳纶所制备的复合织物耐水性更高。对比复合织湿热前后的层间剪切强度及弯曲强度表明,浓度为20%磷酸处理的芳纶布较未处理的所制备的复合织物具有更优的耐湿热性和力学稳定性。