浇注型聚氨酯弹性体抗老化及阻尼性能研究
聚氨酯弹性体(PUE)是一类具有氨基甲酸酯重复单元的弹性材料，其可用作高速铁路钢轨与混凝土轨枕之间的弹性垫板，缓冲列车运行时所产生的高频振动和冲击荷载，保护路基和轨枕。传统聚氨酯弹性垫板在服役过程中受到高频荷载、温度、湿度、氧气等外界因素的影响，材料的实际服役寿命往往低于设计使用寿命。因此，设计合成一种抗老化高阻尼性能的聚氨酯弹性体显得非常重要。受阻酚类抗氧剂可提高聚氨酯材料的抗老化性能，但其在材料服役过程中容易迁移，不利于提高材料的长期抗老化性能。受阻酚结构中含有较为稳定的酚羟基，可与聚氨酯基体中的极性基团形成氢键作用，在交变载荷情况下氢键通过解离重构将外界机械能转化为内能，使能量耗散，但传统添加型受阻酚小分子对聚氨酯弹性体的有效阻尼温域作用有限，不能满足特殊工程的需要。基于以上研究背景，本文通过分子结构设计制备了具有抗老化性能和高阻尼性能的聚氨酯弹性体。主要内容如下: 1采用端羧基受阻酚小分子抗氧剂AO-e和AO-f与聚氨酯基体反应，制备了受阻酚接枝型聚氨酯弹性体PUE/AO-e和PUE/AO-f，并与纯PUE和传统抗氧剂AO-1010共混型聚氨酯弹性体PUE/AO-1010同步开展老化实验。热氧老化实验结果表明，纯PUE的老化前后拉伸强度保持率为35.3％，PUE/AO-1010的拉伸强度保持率为43.8％，PUE/AO-f拉伸强度保持率为93.9％，相比于纯PUE提升166％。PUE/AO-f长期抗老化性能明显提高。 2通过添加受阻酚AO-70、引入悬垂链长度及比例等方式调控浇注型聚氨酯弹性体微相结构，制备了损耗因子高，有效阻尼温域宽的聚氨酯弹性体。结果表明，控制AO-70添加量固定，增加体系中悬垂链长度，可提高聚氨酯弹性体的阻尼性能。当悬垂链中碳原子数目为10时，损耗因子峰值(tanδmax)达到1.043，有效阻尼温域超过112.2℃。当悬垂链型扩链剂与交联剂比例为1∶1时，其阻尼性能达到最佳。 3制备受阻酚AO-f悬垂型聚氨酯弹性体，研究结果表明，相对于无接枝的PUE，AO-PUE体系氢键化程度和微相分离程度有所增加，阻尼性能也有所改善，tanδmax从0.647提升至0.871，有效阻尼温域从-18.8～67.2℃提升至-5.9～73.7℃。
聚氨酯弹性体;受阻酚;微相结构;抗老化;阻尼性能
北京化工大学
硕士
材料工程
孙军;董全霄
2021
中文
TQ334
2021-09-06（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）