加入有机填料的热塑性弹性体聚氨酯共混改性研究【文献综述】.doc

1、毕业论文文献综述 高分子材料与工程 加入有机填料的热塑性弹性体聚氨酯共混改性研究 随着社会的高速发展人们对于环境中噪音的控制要求越来越高，而且为了能减弱建筑物和桥梁等设施在地质活动中受到的损害，阻尼材料开始被广泛的应用，在高科技领域，抗振动设备的需求更加明显，特别是在航空领域，以及精密仪器方面。而且，由于人们开始日益注重环保，热塑性弹性体将取代硫化橡胶，因为他们具有更加良好的力学性能和可回收性。热塑性聚氨酯相对于传统的硫化橡胶来说彼此的机械性能是很相似的。它们都有很好的阻尼性能，电绝缘性，耐低温高弹性，化学 性能也稳定。 热塑性聚氨酯具有高模量和强度介于橡胶和塑料之间，它的弹性好，密度小，化学

2、性能稳定，能耐低温、耐氧化、耐辐射，而且可以与金属很好的粘合，具有很好的加工性能。目前被广泛的应用于航空、汽车、工业、基础设施等方面。但是聚氨酯的价格比较昂贵，加工的温度狭窄，使得它的应用成本高，推广也受到了一定的影响。所以现在的研究是将聚氨酯与其他材料进行共混或共聚，在既不改变它原有的优越物理性质上，又能增强它的阻尼性和经济性，这样就可以制的更廉价，更优越性能的热塑性阻尼材料。目前阻尼性能的改善一般是提高损耗因子（ tan）和拓宽玻璃化转变温度范围两个方面。 目前传统的聚氨酯阻尼材料的制备一般采用物理共混或者是化学共聚。物理共混一般包括橡胶并用，塑料和橡胶共混等方法。橡胶并用一般是用于生产共

3、混型的阻尼材料，例如 姜彩云等 1研究了 TPU/CPE共混体系的阻尼性能研究，研究结果表明 TPU/CPE共混比为 70/30 和 60/40 时， TPU 与 CPE的相容性较好，共混物综合性能优异。而在添加了补强剂以后可以大大的改善它们之间的相容性，使它们的阻尼性能得到增强。 Wang Y B等 3采用甲基乙烯基硅橡胶与 IIR 并用，制备了损耗因子大 于 0.3，玻璃化转变温度范围为 -50+100 的阻尼材料，并且还具备良好的物理性能。塑料和橡胶共混主要是为了拓展材料的玻璃化转变温域，因为阻尼材料的有效阻尼性能最佳的温区是在玻璃化转变温区。韩俐伟等 4采用熔融共混工艺，通过双螺杆挤出

4、机将 NBR和 PVC 共混挤出，得到了典型的橡塑阻尼材料，它们是性能优良的绝佳减震材料。物理共混的工艺简单一般双螺杆挤出机就可以产出，而且可以应用于批量化的生产，阻尼性能和物理性能也基本能满足基础设施和民用方面的要求，但它的阻尼性能确不能适应于极端环境和高频率的1 震动，所以不能用 于高科技领域和恶劣的环境下。化学共聚就包括接枝共聚、嵌段共聚和互穿网络聚合等等。例如 董丽杰等 10研究通过 氟橡胶来接枝马来酸酐增容氟橡胶 /热塑性聚氨酯共混物的性能，分别在密炼机和双辊开炼机内进行混炼，同时添加硫化剂和促进剂的到增容后的氟橡胶 /热塑性聚氨酯共混物，进行测试后结果表明在添加了增容剂FKM-g-

5、MAH 后， FKM 和 TPU 两相的相容性得到改善，而且共混物的阻尼性能优于纯FKM。化学共聚可以得到宽玻璃化转变温区和 tan 较大的阻尼材料，特别是使用互穿网络聚合能得到优异的阻尼性能，是现在人们研究的热点。 但是化学共聚会使用到有机溶剂，有机溶剂的生产和后处理上对于环境会有一定的危害。而且有机溶剂的价格也相对的偏高，使的阻尼材料的生产成本也相应的增加。工业化的生产还得进一步的研究。 最新研究表明在热塑性弹性体中加入有机小分子，可以得到高阻尼性能和物理性能的材料。在加入有机小分子后，可以跟基材形成氢键网络结构，这种网络结构极易在外力和温度的变化下被破坏，然后再重新形成氢键。在这个过程中

6、它可以吸收大量的能量，就能形成高损耗因子（ tan）的材料。这一类的材料的损耗因子虽然比一般的材料要大，但是它们的物理性能确 不是很好，还有待进一步的研究开发。典型的例子是 Zhao X Y等研究将受阻酚、 TPU、受阻胺，三种材料混合在一起，能使得他们的玻璃化转变温度的范围得到拓展。向平等人首次将树脂和橡胶在受阻酚的作用下很好的融合在一起，受阻酚 AO-80 对它们有很好的相容性，而受阻酚 AO-60 的相容性很差，在体系中只能自成一相。上述材料在添加有机填料后都得到了比较均匀的分子混合相。而且基材跟小分子之间存在着氢键的作用，这使得材料的阻尼性能更加的显现，阻尼的效果比一般的双螺杆共混或者

7、化学共聚还要突出，所以有机杂化被国内外的学者追捧。 但是在国内我们的研究受到很大的限制，因为我们不具备制备有机小分子，只能通过进口。这使得它们的价格极高，进一步的增加了材料的生产成本。所以只能应该于高新产业或高科技领域。但是现在人们在研究利用其他小分子有机物来代替受阻酚物。 阻尼材料的开发应用到现在已经有几十年的历程了，但是目前它的技术还很不成熟，无法适应于高新技术的发展。我们的生活环境在不断的恶化，极端天气频繁出现，地壳运动也不断的增加。使得环境对材料的要求也越来越高，不仅需要高阻尼性能同时还的兼顾着环保方面的要求。所以新型阻尼材料的发展将会具有很重 要的意义，在今后的研究发展趋势中会有以下

8、几个要求： 1.必须更深入研究阻尼材料的阻尼机理，制备出更高阻尼性能和物理性能的材料。 2.阻尼材料的研究必须要注重于环保性和经济性，研制低碳环保，经济以及多功能2 的阻尼材料在以后的使用会越来越受到关注。 3.研究具有特殊功能的阻尼材料，在航天和高端仪器上发挥作用。在现有的功能型材料上提高它们的综合性能，简化磁性材料的制备工艺 ， 提高梯度阻尼材料的损耗因子 ，研究阻尼材料中添加有机小分子等等。 参考文献 1 姜彩云 . TPU/CPE共混物性能研究 J. 橡胶工业 , 2009, 56(10): 588-592. 2 Jyh-Horng Wua, Chia-Hao Lia, Yao-Tsu

9、 Wua. Anti-vibration and vibration isolator performance of poly(styrene-butadienestyrene)/ester-type polyurethane thermoplastic elastomersJ. Polymers advanced technologies, 2010, 121: 164-169. 3 Wang Y B, Huang Z X, Zhang L M. Damping properties ofsilicone rubber/polyacrylate sequential interpenetra

10、ting net-worksJ. Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 2006, 16(2): 517-520. 4 韩俐伟 , 聂玉梅 . 丁腈橡胶和聚氯乙烯共混合金隔振降噪阻尼性能研究 J. 化学工程师 , 2003(2): 17-18. 5 肖大玲 . 受阻胺 /热塑性聚氨酯复合材料的结构与性能研究 J. 橡胶工业 , 2009, 56(4): 197-201. 6 肖大玲 . 受阻酚 AO-80/聚醚型热塑性聚氨酯弹性体复合材料的结构与性能 J. 合成橡胶工业 , 2009, 32(1): 12-16. 7 肖大玲 . 受阻酚 AO-80/聚酯型热塑性聚氨酯复合材料的制备与性能研究 J. 橡胶工业 , 2008, 55(11): 660-664. 8 李凡 . 聚酯型热塑性聚氨酯弹性体的制备及阻尼性能 J. 高分子材料科学与工程 , 2007, 23(2): 198-202. 9 刘春林 . 含异氰酸酯基的低聚物和聚醚增容改性 PoM TPU 共混物 J. 化工学报 , 59(9): 2377-2383. 10 董丽杰 . 氟橡胶接枝马来酸酐增容氟橡胶 /热塑性聚氨酯共混物的性能 J. 合成橡胶 工业 , 2009, 32(3): 223-226.