1、毕业论文开题报告 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 一、 选题的背景和意义 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。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，化学性能稳定，能耐低温、耐氧化、耐辐射，而且可
2、以与金属很好的粘合，具有很好的加工性能。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。 本课题研究的是在聚氨酯和 SBS 的热塑性材料体系中添加有机小分子受阻酚AO-60。 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。为了实现这样的目的 ， 我们 在 SBS/TPU-EX 型 热塑性弹性体中加入 有机小分子 受阻酚 AO-60， 这样改性以后 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
3、在外力和温度的变化下被破坏，然后再重新形成氢键。在这个过程中它可以吸收大量的能量，就能形成高损耗因子（ tan）的材料。这 样 的 组合 材料的损耗因子 比纯聚氨酯和 SBS 都要大 ， 而且降低了生产成本。因为 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 我们选择了以 SBS 做为 混炼 基材， SBS 不仅具有良好的阻尼性能和物理性能，而且在价格上也只占 TPU 的一半左右，这在很大的程度上降低了成产成本。在使用 SBS 做为混炼材料的情况下混合得到的新型材料的物理性能和化学性能不仅没有降低还得到了大幅度的提高，最主要的阻尼性能也比纯的聚氨酯要
4、好。 但是两者的相容性很差当我们使用简单的挤出机挤出时材料 时会 呈海岛结构， 这会降低材料的性能 ，所以我们考虑加入有机小分子 AO-60增加它们之间的相容性 ， 扩展了混合材料的1 玻璃化转变温度，使得混合材料的阻尼性能得到了更进一步的提高 。 二、研究目标与主要内容 主要内容和目标： 以热塑性聚氨酯和 SBS（聚苯乙烯 -丁二烯）为基材，受阻酚 AO-60 做为有机小分子填料，通过调节受阻酚 AO-60 的含量，形成以 受阻酚 AO 60/苯乙烯 -丁二烯型热塑性聚氨酯弹性体 (SBS TPU)阻尼材料。然后再调节聚氨酯和 SBS 的比例固定受阻份剂，研究阻尼性能和物理性能的改变。在加入
5、受阻酚以后材料的阻尼性能和物理性能比单纯的苯乙烯 -丁二烯型热塑性聚氨酯要显著的提高，使材料的经济性也更高。 1 实验方法 目前传统的聚氨酯阻尼材料的制备可以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 ， 化学共聚包括接枝共聚、嵌段共聚和互穿网络聚合 。 物 理共混的工艺简单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 ， 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。 2.实验内容 首先使用单螺杆挤出机混合造粒，通过物理共混的方法使受阻酚 AO-6
6、0、聚氨酯（ TPU）、 SBS 三相充分的混合成一种物质。单螺杆挤出机的三个温区设置分别为 185，190， 185。将造粒出来的颗粒放入双螺杆挤出机内，选择平板机头进行熔融成型得到片材模型。 3.实验结果分析 用流变仪测试材料的加工工艺，以及是否在成型过程中发生交联。 用万能拉力机测试拉伸强度 用 DSC 测试玻璃化转变温度 红外光谱检测其结构 4.实验结论 通过对实验结果的分析得出实验结论，得出最佳实验效果的合成路线及配 方。 三、拟采取的研究方法、研究手段及技术路线、实验方案等 研究方法、研究手段： 2 采用实验研究法，制备 TPU/SBS 作为阻尼材料，表征材料的各种性能。从而优化实
7、验工艺，得到实验工艺数据。 实施方案、技术路线： 第一步以聚氨酯 为主要材料通过选择热塑性弹性体改性它的阻尼性能和物理性能。第二步选择合适的有机填料改善二者的相容性和物理性质。第三步调整有机填料的比例TPU 和另一热塑性弹性体按 1： 1 定量。第四步保持有机填料的量改变 TPU 和另一热塑性弹性的比例。 最后通过优化均衡配比 ，确定物料分散均匀，阻尼性能优越，物理性能最佳的 实验配方 和合成工艺。 四、 中外文参考文献目录 1 Jyh-Horng Wua, Chia-Hao Lia, Yao-Tsu Wua. Anti-vibration and vibration isolator per
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11、. 化学工程 师 , 2003(2): 17-18. 五、 研究的整体方案与工作进度安排 序号 时间 内容 1 2010.11.1-11.15 有关热塑性聚氨酯阻尼性能的文献查阅 2 11.15-11.20 有机小分子填料和确立聚合反应工艺参数 3 11.21-11.27 合成不同比例添加的有机小分子 4 11.27-12.5 共混物中的分散情况和阻尼性能 5 12.7-12 14 合成不同比例的 TPU/SBS 6 12.16-12.21 共混物的分散情况和阻尼性能 7 12.21-12.25 改变合成工艺 8 12.28-12.31 温度对阻尼性能能以及物理性能的影响 9 2010.1.5
12、-1.11 共混时间对阻尼性能以及物理性能的影响 10 1.12-1.20 论文框架 11 1.20-2.1 论文初稿 12 2.20-4.20 论文修改、定稿 六、 研究的主要特点及创新点 通过聚氨酯和 SBS 的物理共混形成一个新型的热塑性阻尼材料，该材料不仅继承了聚氨酯良好的物理性能和加工性能，更进一步的提高了它的阻尼性能。而且聚氨酯做为一个热塑性材料价格昂贵，而 SBS 的价格相对便宜的多，使得制的的材料更有 经济价值。 单纯的聚氨酯和 SBS 共混时会呈海岛相，相容性会很差。在本次试验中我们首次采用受阻酚 AO-60 做为填料不仅增加了二相的相容性，而且能增加阻尼性能。选用价格更低廉的 SBS 跟聚氨酯混合降低了材料的成本，增加了可推广性。
