HTPB含量对TPU微观结构的影响
2021-02-14张家平崔勇胤潘宏伟宗成中
张家平,崔勇胤,潘宏伟,宗成中
(青岛科技大学 高分子科学与工程学院,山东 青岛 266042)
热塑性聚氨酯弹性体(TPU)[1-3]是一种由二异氰酸酯、低聚物多元醇和扩链剂组成的线性聚合物。TPU集合了很多优点,比如橡胶的高弹性,热塑性塑料的易加工性[4]、可回收性,优异的机械性能和耐磨性。TPU在汽车、屏幕、医疗、体育产品、航空航天等各个领域都是难以替代的[5-7]。
TPU由硬段(HS)和软段(SS)组成,二异氰酸酯和扩链剂形成的刚性链段为HS,低聚物多元醇为SS。HS和SS之间往往是热力学不相容的,分散形成各自独立的微区,从而导致了HS和SS微区发生了微相分离,形成硬段域(HD)和软段域(SD)。微相结构的形成主要依靠氢键,硬段间的氢键有助于微相分离,SS与HS之间的氢键有助于微相混合。HS由于很强的氢键相互作用,结合在一起分散在SS的连续相之中起到物理交联点的作用,可以提升TPU的力学性能[8-9]。
本文所用的SS端羟基聚丁二烯(HTPB)是一种遥爪型液体橡胶。由HTPB制备的弹性体具有力学性能佳、耐腐蚀、耐磨、黏接强度好以及负载量大等多种特性,使其广泛应用于浇注弹性体、复合固体推进剂中胶黏剂、防水材料、电器与密封灌封材料等领域[10-11]。HTPB主要采用自由基溶液法和阴离子聚合法制备得到,国内以自由基法合成的HTPB制备聚丁二烯聚氨酯弹性体居多[12-14],HTPB与HS不存在氢键作用,所以可以独立作为研究分散作用的基体材料。使用单组份的TPU SS可以赋予材料独特的性能。
本研究采用本体法,将HTPB与HS的MDI反应生成预聚体,然后利用BDO进行扩链,制备出一系列HTPB质量含量不同的TPU,探究了不同质量含量HTPB对其微观结构和宏观性能的影响。……
