热塑性聚氨酯的改性及发泡性能研究
热塑性聚氨酯(TPU)，是一种高性能的热塑性弹性体，既具有橡胶的高弹性又具有塑料的优良的可加工性。通过发泡工艺制作的TPU发泡材料拥有良好的减震、耐磨等性能，在很多领域得到了广泛的应用，成为研究的热点。但是由于成本较高、原料可发泡性能较差、发泡工艺调控较难等诸多问题限制了国内TPU发泡材料的应用。本文通过引入增塑剂增强TPU的结晶性能，并通过扩链改性提高TPU的熔体粘弹性，在此基础上优化发泡工艺，并研究了温度对TPU发泡及收缩性能的影响。 1、在TPU中引入小分子极性增塑剂，调控分子间氢键，提高TPU的结晶速率和结晶度。利用傅里叶红外光谱、差示扫描量热仪、旋转流变仪研究了单硬脂酸甘油酯(GMS)、超支化聚酰胺HPN202、硬脂酸酰胺对TPU的分子间氢键、结晶性能及流变性能的影响;通过间歇发泡实验研究了增塑剂对发泡性能的影响。结果表明:三种增塑剂的加入有利于TPU氢键形成，提高TPU的结晶速率，使TPU的结晶温度升高，结晶焓增大，改善的效果HPN202＞硬脂酰胺＞GMS。结晶的适当改善有利于提高TPU的发泡倍率，增加泡孔密度减小泡孔尺寸，但添加过量会造成不利的影响。有利于结晶的添加含量为GMS-0.5％-1％，HPN202-0.25％，硬脂酰胺-1％-1.25％ 2、利用异氰酸酯扩链改性TPU，提高其熔体粘弹性。通过旋转流变仪、差示扫描量热仪、间歇发泡实验研究了MDI对TPU流变性能、热性能及发泡性能的影响，结果表明:MDI可以与TPU反应增长分子链的长度，使TPU零切黏度明显增大，加入15％的MDI后零切黏度达到104Pa·s，相比纯料增大了一个数量级，松弛时间增加，20％MDI松弛时间为4.11s，大约是纯料的9倍，分子量分布变宽，使粘弹性能增强，且随含量的增加效果更加明显。MDI使样品的发泡倍率显著增加，15％含量的改善效果最为明显，在155℃发泡倍率达到22.2倍，但对收缩率的改善不大。 3、通过设计热处理方式对TPU的结晶结构、发泡性能及制品收缩率进行研究。结果表明:熔融发泡过程中，适当降低熔融温度增强TPU的自成核可以提高TPU的结晶度，同时初始微晶作为异相成核剂有助于泡孔成核，增大发泡倍率;提高成型温度有助于提高TPU的结晶速率和结晶度，从而可以减小泡孔直径，减少泡孔壁破裂和泡孔合并现象，并能有效改善发泡TPU的收缩。
热塑性聚氨酯弹性体;增塑剂;扩链改性;发泡性能
北京化工大学
硕士
机械工程
信春玲
2020
中文
TQ334.1
2020-11-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）