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室温固化浇注型HTPB胶粘剂弹性体的制备及性能研究

作　者: 陈韩根
导　师: 王香梅
学　校: 中北大学
专　业: 高分子化学与物理
关键词: HTPB弹性体 力学性能 流变性能 热性能
分类号: TQ334
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要


端羟基聚丁二烯(HTPB)是一种遥爪型多元醇预聚物，是液体橡胶中的重要品种，本身的透明度好、粘度黏度低、耐油耐老化、低温性能和加工性能好，它可与二异氰酸酯(甲苯二异氰酸酯(TDI)，异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)等)进行交联反应能制成各种性能良好的聚氨基甲酸酯材料，被广泛应用于弹性体涂料、胶粘剂等众多领域中。但是由于其固化时间较长和固化温度较高，且不加填充剂时其力学性能较差，因此，关于HTPB室温固化和改善其弹性体力学性能，在国内外越来越受到人们的重视。本文以HTPB为原料，用两步法和一步法分别合成HTPB弹性体，通过比较两种方法的弹性体力学性能，两步法合成出的弹性体力学性能各种指标均较差，所以重点研究一步法合成的HTPB弹性体，考查其力学性能、流变性能和固化反应放出的固化热，通过研究温度、固化参数、固化剂、扩链剂和催化剂等因素对HTPB弹性体力学性能、流变性能和固化热的影响。本文主要研究内容及结论如下：(1)在真空条件下，对原料进行去水。通过对一步法合成的HTPB弹性体的力学性能的考查，当固化参数(NCO/OH)R=1.2，固化剂为TDI，扩链剂为1.4-丁二醇(BDO)时可以得到力学性能较佳的弹性体，其断裂伸长率可达968.8%，拉伸强度为1.55MPA，硬度为42邵A，其中三-乙氧苯基铋(TEPB)最为适合作为其常温催化剂。(2)考查了浇注型HTPB胶粘剂弹性体的流变性能，分析了固化参数、扩链剂和固化剂对弹性体流动流平性的影响，结果表明，发现当R=1.5时，流动流平性较差，不适合作为体系的配比。二胺类的扩链剂不适合作为体系的扩链剂，且MDI不适合作为固化剂。考查催化剂因素时，发现只有TEPB可以测出其黏度对数，而T-12和T-9作为催化剂时，催化活性过大，反应剧烈，其表观黏度太大，无法做出其黏度对数增长曲线。当R=1.2，固化剂为TDI，扩链剂为BDO时，催化剂为TEPB胶粘剂具有较好的流动流平性，起始流动指数n=0.98，此体系可作为浇注最佳配比。(3)进一步考查一步法合成的浇注型HTPB胶粘剂弹性体固化的DSC热分析。通过对固化时间、固化参数、固化剂、扩链剂和催化剂的影响研究，当R=1.2，固化剂为TDI，扩链剂为BDO，催化剂为TEPB时，体系的固化热为25.54kJ mol-1，，且其固化峰最为尖锐，说明固化反应速率最高。综上所述，当配方为HTPB-TDI-BDO-TEPB时，可得到力学性能，流变性能和热性能均相对最佳的数值。且采用DSC曲线法和Kissinger动力学分析方法，可知道该配方体系的表观活化能为46.24kJ mol-1。

全文目录


摘要  4-6
Abstract  6-11
1 绪论  11-25
  1.1 端羟基聚丁二烯  11-16
    1.1.1 HTPB-PU 型弹性体  11
    1.1.2 HTPB 的发展  11-12
    1.1.3 HTPB 弹性体的合成  12-13
    1.1.4 HTPB 弹性体力学性能的影响因素  13-16
  1.2 HTPB 弹性体的固化合成  16-21
    1.2.1 固化剂对固化过程的影响  16-18
    1.2.2 催化剂对固化过程的影响  18-20
    1.2.3 扩链剂对固化反应的影响  20-21
  1.3 HTPB 弹性体的特性及其应用  21-23
    1.3.1 HTPB 弹性体的特性  21-22
    1.3.2 HTPB 弹性体的应用  22-23
  1.4 课题研究的目的与意义  23-24
  1.5 主要研究内容  24-25
2 HTPB 弹性体的力学性能研究  25-55
  2.1 引言  25
  2.2 实验部分  25-31
    2.2.1 主要原材料  25-26
    2.2.2 实验设备  26-27
    2.2.3 实验原理  27-28
    2.2.4 异氰酸酯质量百分含量（NCOwt%）的测试  28-29
    2.2.5 扩链剂的用量计算  29
    2.2.6 HTPB 弹性体的制备  29-30
    2.2.7 两种方法合成聚氨酯弹性体的工艺过程  30-31
    2.2.8 性能测试与表征  31
  2.3 结果与讨论  31-53
    2.3.1 两步法制备的 HTPB 弹性体配方设计  32
    2.3.2 两步法制备的 HTPB 弹性体中预聚体 NCO 含量测定  32-33
    2.3.3 两步法制备的 HTPB 弹性体 NCO 含量对其力学性能的影响  33-35
    2.3.4 一步法制备的 HTPB 弹性体配方设计  35-36
    2.3.5 固化剂对一步法制备的 HTPB 弹性体力学性能的影响  36-42
    2.3.6 扩链剂对一步法制备的 HTPB 弹性体力学性能的影响  42-48
    2.3.7 催化剂对 HTPB 弹性体力学性能的影响  48-53
  2.4 本章小结  53-55
3 HTPB 弹性体流变性能的研究  55-62
  3.1 引言  55-56
  3.2 实验部分  56
    3.2.1 主要原材料  56
    3.2.2 实验设备  56
    3.2.3 流变性能测试  56
  3.3 结果与讨论  56-61
    3.3.1 固化参数 R 对弹性体流变性能的影响  56-58
    3.3.2 扩链剂对弹性体流变性能的影响  58-60
    3.3.3 固化剂对弹性体流变性能的影响  60-61
  3.4 本章小结  61-62
4 HTPB 弹性体固化的 DSC 热分析研究  62-71
  4.1 引言  62-63
  4.2 实验部分  63
    4.2.1 主要原材料  63
    4.2.2 实验设备  63
  4.3 结果与讨论  63-69
    4.3.1 不同固化时间的影响  63-64
    4.3.2 不同固化参数 R 的影响  64-65
    4.3.3 不同固化剂的影响  65-66
    4.3.4 不同扩链剂的影响  66-67
    4.3.5 不同催化剂的影响  67-69
    4.3.6 最佳体系的表观活化能  69
  4.4 本章小结  69-71
结论  71-72
参考文献  72-78
攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果  78-79
致谢  79-80

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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 橡胶工业 > 热塑性弹性体
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