《PBAMDIHQEE有机粘土体系TPU的制备工艺及性能分析》由会员分享，可在线阅读，更多相关《PBAMDIHQEE有机粘土体系TPU的制备工艺及性能分析（39页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 毕业论文PBA/MDI/HQEE有机粘土体系TPU的制备工艺及性能分析材料工程系高钊102074138学生姓名： 学号： 高分子材料与工程系 部： 李振中专 业： 指导教师： 二一四年六月I诚信声明本人郑重声明：本论文及其研究工作是本人在指导教师的指导下独立完成的，在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。本人签名：年 月 日毕业论文任务书论文题目： PBA/MDI/HQEE有机粘土体系TPU的制备工艺及性能分析 系部： 材料工程系 专业： 高分子材料与工程 学号： 102074138 学生： 高钊 指导教师（含职称）： 李振中（教授） 1课题意义及目标本课题以聚己二酸丁二醇酯二醇（
2、PBA）、二苯基甲烷-4,4-二异氰酸酯（MDI）、对苯二酚二羟乙基醚（HQEE）为原料，合成TPU。研究PBA相对分子质量、扩链剂HQEE、有机粘土添加量与TPU性能关系。探索PBA/MDI/HQEE有机粘土体系TPU的制备工艺条件；采用拉力试验机、旋转流变仪、XRD、TGA等研究手段研究不同粘土含量表征TPU力学性能、流变性能、结晶性能及耐热性能。2主要任务1）查阅相关文献，提出试验方案；2）通过改变粘土的含量制备PBA/MDI/HQEE/有机粘土体系TPU；3）采用拉力试验机测试不同粘土含量对TPU力学性能的影响；4）采用旋转流变仪测试不同粘土含量对TPU流变性能的影响；5）采用XRD、
3、偏光测试不同粘土含量对TPU结晶性能的影响；6）记录实验结果，分析处理实验数据；7）完成毕业论文的撰写工作。3. 基本要求1）认真学习相关书籍，查阅中外文资料，制定出合理的实验研究方案；2）认真做好各环节实验，做好实验记录，要求实验数据准确可靠；3）勤于思考，应用所学的专业知识来解决实验中遇到的问题；4）翻译一篇与本课题相关的英文文献；5）论文撰写要求严格按照材料工程系“本科毕业论文格式要求”撰写。4. 主要参考资料1 朱吕民, 聚氨酯合成材料M. 南京: 江苏科学技术出版社, 2002.2 徐培林, 张淑琴, 聚氨酯材料手册M. 北京: 化学工业出版, 2002.3 傅明源, 孙酣经, 聚氨
4、酯弹性体及其应用M. 北京: 化学工业出版社, 1999.4 刘益军, 聚氨酯原料及助剂手册M. 北京: 化学工业出版社, 2005, 04.5 杨颖霞, 李永德. 有机硅在聚氨酯中的应用J. 聚氨酯工业, 2002, 17(3): 31-33.5进度安排论文各阶段名称起 止 日 期1资料查阅，完成开题报告1月3日3月18日2制定实验方案，准备原料3月19日3月25日3TPU材料制备工艺研究3月26日5月15日4TPU材料性能测试分析5月16日6月3日5撰写毕业论文，准备论文答辩6月4日6月22日 审核人： 年 月 日PBA/MDI/HQEE有机粘土体系TPU的制备工艺及性能分析摘要：本文采用
5、聚己二酸丁二醇酯二醇（PBA）、二异氰酸酯（MDI）、对苯二酚二羟乙基醚（HQEE）、有机粘土为原料，采用一步法制备热塑性聚氨酯（TPU）,经熔融插层法制备一系列具有不同粘土含量（0%、1%、3%、5%）的TPU/有机粘土纳米复合材料。借助拉伸测试、硬度测试、旋转流变仪、X射线衍射、偏光显微镜、热失重分析、热变形维卡软化点温度测试仪等手段研究了TPU/有机粘土纳米复合材料的结构与性能关系。分析结果表明：相同硬段、不同粘土含量的TPU/有机粘土纳米复合材料的力学性能随粘土加入量的增加而增大，但当粘土添加量超过一定量时，弹性体的拉伸性能开始有所下降；热稳定性分析表明TPU具有较好的热稳定性，粘土含
6、量1%的TPU具有较高的抗热变形能力；结晶性能分析表明TPU具有一定的结晶性能；流变性能分析表明TPU表现出典型的假塑性流体的特征。综上所述，当有机粘土含量为1%时有机粘土纳米复合材料的综合性能最佳，表现为拉伸强度最高，耐热性能、结晶性能最好，其余依次为3%、5%、0%，综合说明有机粘土作为改性材料，能增强TPU的性能。关键词：热塑性聚氨酯，聚己二酸丁二醇酯二醇，纳米复合材料，旋转流变仪，结晶性能 - 0 -Preparation process and properties of analysis of TPU in PBA/MDI/HQEE organic clay systemAbstr
7、act: In this paper, TPU/organic clay nanocomposites were prepared by melt intercalation, using poly butylene glycol adipate(PBA), diisocyanate(MDI), hydroquinone diethylol ether(HQEE) and the organic clay as raw material. The relationships between the structures and properties of TPU/organic clay na
8、nocomposites were systematically studied by means of tensile testing, shore hardness testing, rotational rheomiter, X-ray testing, polarizing microscope, TG-DTA, heat distortion Vicat softening point temperature testing, etc. The results showed that with the increase of the content of clay the shore
9、 hardness increased. The tensile strength and the elongation at break increased firstly, but decreased when the clay exceeds to a certain amount. The thermal stability of TPU was good and the thermal deformation when the content of clay was 1%; TPU had the crystallization behavior; TPU had the typic
10、al pseudoplastic fluid characteristics. In summary, the modified materials could enhance the performance of TPU, and the performance of the organic clay nanocomposites is the best when the content of organic clay was 1%, followed by 3%, 5%, 0% . Key words: Thermoplastic polyurethane, Poly butylene g
11、lycol adipate, nanocomposite, rotational rheometer, crystallization properties- 0 -目 录1 前言11.1 TPU概述11.1.1 TPU的种类及特点11.1.2 TPU的结构和性能21.1.3 TPU共混改性进展41.2 聚合物纳米复合材料61.2.1 聚合物纳米复合材料的制备及其特点71.2.2 聚氨酯/蒙脱土纳米复合材料的研究现状101.3 本论文主要研究内容112 实验部分122.1 反应原理122.2 实验原料122.3 实验仪器与设备122.4 TPU的制备132.4.1 TPU配方的计算132.4.
12、2 制备TPU的配方142.4.3 合成TPU的工艺流程142.5 TPU的性能测试与表征方法162.5.1 利用邵氏硬度仪测试TPU的硬度162.5.2 利用拉力试验机测试TPU的力学性能172.5.3 利用旋转流变仪测试TPU的流变性能172.5.4 热失重分析172.5.5维卡软化点182.5.6 利用XRD测试TPU的结晶性能183 结果分析与讨论193.1 结构表征193.2 TPU结构对其结晶性能的影响203.2.1 TPU的结晶性能分析213.2.2 偏光观察研究213.2.3 弹性模量与温度的关系223.2.4 弹性模量与时间的关系223.3 TPU结构对力学性能的影响233.
13、3.1 TPU的硬度分析233.3.2 TPU的力学性能分析243.4 TPU结构对流变性能的影响263.5.1 TPU的维卡软化温度分析273.5.2 TPU的热重性能分析284 结论30参考文献31致谢32I太原工业学院毕业论文1 前言1.1 TPU概述1.1.1 TPU的种类及特点聚氨酯弹性体TPU的种类繁多，如果按照聚合物多元醇原料分类，聚氨酯弹性体可以分为聚碳酸酯型、聚烯烃型、聚醚型和聚酯型等，而聚醚型聚氨酯弹性体可根据具体品种又可分聚四氢吠喃型、聚乙二醇型、聚氧化丙烯型等；根据所使用二元异氰酸酯的不同，又可以分为芳香族和脂肪族聚氨酯弹性体，具体又细分为IPDI型、TDI型、MDI型
14、、NDI型等类型，常规聚氨酯弹性体以TDI型、聚酯型、聚醚型及MDI型为主，扩链剂主要有二元醇和二元胺两类。从严格意义上说，由二元胺扩链得到的聚氨酯弹性体是聚氨酯脲弹性体1。从制造工艺上来分类，可以把聚氨酯弹性体分为混炼型、浇注型和热塑型三大类，它们都可以采用一步法和预聚体法合成。但是目前一些新工艺制备的制品产量已经超过某些传统类型，例如微孔聚氨酯弹性体和反应注射成型（RIM）工艺生产实心已成为一个重要的类别。另外，还有溶液涂敷及溶液浇注成型，它们也是聚氨酯的一个重要类型，主要用于生产合成革；近十年来国内外发展较快的一种新技术还包括喷涂成型技术2。热塑性聚氨酯（TPU）主要由低聚物多元醇（软段），二异氰酸酯（硬段），扩链剂构成；常用软段有聚己内酯二醇和聚四氢吠喃二醇等，常用的硬段包括甲苯二异氰酸酯（TDI）、二苯基甲烷-4,4-二异氰酸酯（MDI）等，常用的扩链剂包括1,4-丁二醇、乙二醇等。其性能主要是由所使用单体，硬段与软段的种类、浓度、长度、结晶性以及共
