聚氨酯阻尼材料的結構設計及其性能研究.pdf

1、結構是決定材料性能的根本因素，研究分子結構對聚氨酯(PU)阻尼材料的影響是提高其性能的有效途徑。本文根據(jù)基團貢獻分析法和聚合物阻尼性能定量化理論對聚醚型、聚酯型以及聚醚酯型PU阻尼材料進行分子結構設計，調(diào)節(jié)軟硬段種類及含量制備了一系列PU阻尼材料，并對其性能進行了系統(tǒng)研究。
　　通過四氫呋喃聚醚(PTMG)、聚丙二醇聚醚(PPG)與甲苯二異氰酸酯(TDI100)、二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI50)反應合成PU預聚體，用含有不同側基

2、結構的二醇和二胺擴鏈劑擴鏈，制備了聚醚型PU阻尼材料。PPG型PU的損耗角正切(tanδmax)明顯高于PTMG型PU，力學性能次之。PPG2000型PU的tanδmax略高于PPG1000型PU，且tanδ>0.3的阻尼溫域向低溫方向移動。二醇擴鏈劑中醚鍵和側甲基的引入，有助于tanδmax值增大，tanδ>0.3的阻尼溫域拓寬；二胺擴鏈劑中苯環(huán)的引入，使 tanδ>0.3的阻尼溫域變窄且移向高溫。TDI100/MOCA硬段體系的PU

3、比MDI50/BDO的DMA譜圖的峰形扁而寬，tanδ>0.3的阻尼溫域靠近高溫，力學性能較好。
　　通過聚丁二酸新戊二醇酯(PNS)、聚己二酸新戊二醇酯(PNA)與 TDI100、異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)反應合成 PU預聚體，用不同結構二胺擴鏈劑擴鏈，制備了聚酯型PU阻尼材料。PNA型PU比PNS型PU的tanδmax稍高，Tg偏小，tanδ>0.3的阻尼溫域靠近低溫。隨PNS分子量增加，tanδmax由0.73增加到1.

4、10，tanδ>0.3的阻尼溫域略向低溫移動，力學性能有所降低。TDI100型PU比IPDI型PU的tanδmax和Tg都高，但tanδ>0.3的阻尼溫域較窄，力學性能偏低。二胺擴鏈的PU阻尼性能的大小依次為：MOCA>L-MOCA>M-CDEA。擴鏈系數(shù)降低，tanδmax明顯增大，力學性能有所下降。
　　通過丙氧基新戊二醇(PNP)與丁二酸(SA)、己二酸(AA)反應合成了聚丁二酸丙氧基新戊二醇酯(PNPS)和聚己二酸丙氧基新

5、戊二醇酯(PNPA)，與 TDI100反應合成PU預聚體，用MOCA擴鏈，制備了聚醚酯型PU阻尼材料。PNPS型PU的阻尼性能優(yōu)于PNPA型PU阻尼材料。隨著PNPS分子量增大，阻尼性能提高并移向低溫，力學性能有所下降。
　　采用FTIR和1H-NMR對其原料、聚酯及聚醚酯結構進行表征，GPC測試的聚醚酯二醇實際分子量和理論分子量相近。AFM顯示了PU阻尼材料明暗相間的微相分離結構，顏色較亮的為硬段均勻分散于顏色較暗的軟段中，隨軟

6、段分子量增大，相分離明顯。SEM進一步驗證了聚酯型PU阻尼材料明顯的微相分離結構。TGA和DSC結果表明：PU阻尼材料具有較好的耐熱性能，聚醚型PU阻尼材料具有兩個明顯的軟、硬段Tg，而聚酯型PU阻尼材料只有軟段的Tg轉(zhuǎn)變峰。隨著軟段分子量的增加，耐熱性能變差。XRD結果表明：聚酯型PU阻尼材料具有極少量的的微晶存在。
　　對PNS型PU阻尼結構進行測試，激勵幅值和加載頻率對等效水平剛度、等效阻尼比、屈服后剛度以及屈服力都有重要影