邻接交联型丁腈基聚氨酯的合成、微结构和力学性能研究

本项目创新设计合成出含有新型多重结构的聚氨酯弹性体,以改善聚氨酯弹性体的高温力学性能及耐温性。项目以端羟基丁腈液体橡胶为软段材料并与双马树脂、自由基引发剂混合均匀，以结构高度对称的芳香二异氰酸酯和扩链剂为硬段原料，采用浇注反应成型工艺制备出热塑型丁腈基聚氨酯弹性体，再经高温硫化工艺，自由基引发剂分解引发酰亚胺的不饱和键与丁腈分子上的不饱和键发生固相自由基反应，制备出邻接交联结构型丁腈基聚氨酯弹性体。项目采用"原位"变温红外分析、变温力学性能测试、动态力学分析、差热分析、热重分析等测试技术，深入研究变温下分子间氢键化作用与力学性能的相关性、变温下软段区内邻接交联网络密度与材料性能的相关性、聚氨酯的微相分离结构以及力学性能和温度的相关性，为我国耐高温聚氨酯弹性体的制备与加工技术的重大突破奠定科学基础。

项目以端羟基丁腈液体橡胶为软段材料并与双马树脂、不饱和有机金属化合物、自由基引发剂混合均匀，以芳香二异氰酸酯和扩链剂为硬段，以HVA-2，氢氧化甲基丙烯酸锌为反应交联剂，制备出邻接交联型丁腈基聚氨酯弹性体。.当化学交联剂HVA-2加入量为1.5%时，材料内部构建了适当的邻接交联网络，能够将聚氨酯弹性体的拉伸强度提高约11.5%。邻接交联网络对高温下的力学性能贡献较大， 邻接交联网络的存在，降低了链段的运动的能力，聚氨酯脲由热塑性弹性体逐渐向热固性弹性体转化，在高温下的力学性能保持率显著增加。.随着温度的升高，分子间的氢键化作用减弱，氢键化N-H 基的伸缩振动吸收强度逐渐减弱，同时氢键化N-H 基的伸缩振动吸收峰位置从低波数移向高波数。氢键化N-H 基的弯曲变形振动吸收强度随着温度的升高谱带面积逐渐减少，但是其弯曲振动的谱带位置则向低波数移动，其伸缩振动对温度的变化规律相反。.将阳离子聚氨酯改性的蒙脱土用于热固性丁腈基聚氨酯脲的复合改性，当聚合物改性蒙脱土的加入量在3％时，纳米片层粒子对丁腈基聚氨酯脲表现出优异的增强作用，拉伸强度和断裂伸长率均得到大幅提高，表现出较好的增强增韧行为。.当丁腈基聚氨酯脲的材料内加入0.5%的芳纶浆粕纤维时，芳纶浆粕纤维对丁腈基聚氨酯脲即可表现出较好的增强效果较好。.氢氧化甲基丙烯酸锌作为一种反应型添加剂，在自由基引发剂的作用下能形成不同尺寸的离子聚合物（poly-HZMMA）粒子，离子聚合物接枝交联聚氨酯弹性体网络的存在对聚氨酯脲表现出较好的增强作用。当HZMMA的质量分数为2 ‰、过氧化二异丙苯（DCP）质量分数为2 ‰时，离子聚合物/丁腈聚氨酯脲弹性体表现出最优的力学性能，离子聚合物接枝交联网络的存在改善了聚氨酯脲的耐热性。.本基金项目的完成为耐高温聚氨酯弹性体的制备与加工技术的突破奠定了基础。