锆钛酸铅_聚苯胺_聚氨酯三元阻尼复合材料

第16卷 第4期2008年8月

材 料 科 学 与 工 艺MATER I A LS SC I ENCE &TEC HNOLOGY

Vo l 116N o 14Aug .,2008

锆钛酸铅/聚苯胺/聚氨酯三元阻尼复合材料

贺江平,钟发春,高晓敏,朱敬芝,孙素明,李 伟

(中国工程物理研究院化工材料研究所,四川绵阳621900,E -m a i:l he -ji angp i ng @yahoo .co m )

摘 要:为减少压电陶瓷/导电填料/聚合物阻尼复合材料中填料的含量,制备了锆钛酸铅(PZT )/聚苯胺/聚氨酯三元复合材料,其中,聚苯胺(PAN I)通过原位聚合的方法包覆于压电陶瓷粒子的表面.采用FT I R,TGA,SE M 、ED S 研究了PAN I 包覆PZT 的组成和形态.用DMA 评价了复合材料的阻尼性能.结果表明,通过原位聚合的方法能够制备PAN I 包覆的PZT 粉末;三元复合材料的阻尼性能与PAN I 的导电率有关,在一定的PAN I 导电率时达到最大,并且在任意导电率下均高于单一聚氨酯.用PAN I 包覆的压电陶瓷与聚合物复合,能够提高聚合物的阻尼性能.通过调整PAN I 的导电率,可以使材料的阻尼性能达到相应振动频率下的最大值.关键词:压电陶瓷;聚苯胺;聚氨酯;化学包覆;阻尼材料

中图分类号:TB535+.1,TB332,TB34文献标识码:A 文章编号:1005-0299(2008)04-0506-05

D a m pi ng m ateri als co mposed of polyurethane ,piezoel ectric cera m ic powder and polyaniline coati ng cera m ic

H E Jiang -p i n g ,Z HONG Fa -chun ,GAO X i a o -m i n ,Z HU Jing -zh,i SUN Su -m ing ,LIW ei

(Institute o f Chem i ca lM a teria l s ,CA EP,M ianyang 621900,Chi na ,E -m ai:l he -jiangp i ng @yahoo .com )

Abst ract :To decrease the conten t o f fillers conta i n ed i n da m p i n g co m posite co m posed of piezoelectric cera m -ic ,electrically conducti v e filler and po l y m er m atri x ,the po lyurethane /piezoe lectric cera m ic PZT /polyan iline ter nary co m positesw ere prepared ,and the PZT particles w ere coated by polyan iline through i n -situ po ly m eriza -ti o n .Po lyanili n e -PZT co m posite particles w ere characterized by FT I R ,TGA,SE M and EDS .The da m ping

property o f ternary co m posites w as tested by DMA.The resu lts sho w that PZT partic les can be coated w e ll by i n -situ po l y m erizati o n of an iline .The da m p i n g property of ternar y co m posites is related to the e lectrica l con -ducti v ity of P AN I ,and reaches the m ax i m um at certain conducti v ity ,m oreover ,it is al w ays h i g her than that o f po l y urethane m atri x .The da m ping pr operty of poly m er can be i m pr oved through m ix i n g the po ly m er and piezo -electric cera m ic coated by po l y an ili n e .The da m ping property of co m posites can atta i n the m ax i m um at the cor -respond i n g v i b ration frequency by adjusti n g the conducti v ity of po l y an ili n e .

K ey w ords :piezoelectric cera m ic ;polyan ili n e ;polyurethane ;che m ica l coati n g ;da m p i n g m ater i a ls 收稿日期:2005-05-19.

基金项目:中国工程物理研究院科学技术基金资助项目.作者简介:贺江平(1972-),男,博士,助研.

机械振动不仅引起材料的疲劳破坏,而且还会产生噪声.为控制有害的机械振动,人们做出了许多努力.其中,使用具有高损耗系数的聚合物是一种比较通用的方法.但无论单一聚合物,还是互穿聚合物网络(I PN ),都很难同时满足对阻尼材料的以下两个要求:宽的阻尼温度和频率范围,高的损耗系数.此外,实践表明,聚合物在体现高阻尼性能的条件下具有较低的模量,难以适应材料

功能结构一体化

[1]

的发展趋势;并且,在预应力

作用下聚合物材料的阻尼性能降低.因此,必须依

据新的减振原理来研制阻尼材料.基于上述原因,将压电材料与聚合物复合制备阻尼材料成为阻尼材料领域的一个极具吸引力的研究方向.有文献报道了压电陶瓷/聚合物阻尼复合材料均含有3种组分,即压电陶瓷粉末,聚合物基体和导电填料.导电填料与聚合物组成的导电复合材料形成了导电通道,其作用是将压电陶瓷在应力作用下产生的电能转化为热能[2~5]

.在这些研究中,材料阻尼性能明显提高时,压电材料的体积

分数达到40%,导电材料的体积分数达到14%.实践表明,这种高体积含量的填料体系难以适用于快速凝胶的热固性聚合物体系(如聚氨酯热固性塑料).本文认为,采用大量压电和导电填料的原因是:导电填料与聚合物组成的导电复合材料作为导电通道,导电填料分散的不均匀性导致导电通道的不均匀性,从而降低了压电粒子产生的电能转化为热能的效率.

为了提高压电粒子产生的电能转化为热能的效率,从而在复合材料中使用尽可能少的固体填料,本文提出了一种设计压电陶瓷/聚合物阻尼复合材料的新思路:即用导电聚合物包覆压电陶瓷粉末,以导电聚合物作为导电通道.本文以锆钛酸铅(PZT)为压电组分、以聚苯胺(P AN I)为导电聚合物、以热固性聚氨酯(P U )为聚合物基体,制备阻尼复合材料,研究了导电聚合物包覆压电粉末的方法、对包覆物的结构形态进行了表征,并研究了PAN I-PZT /PU 复合材料的阻尼性能.

1 实 验

111 所用主要原材料

锆钛酸铅(PZ T)压电陶瓷粉末,PZT-43,d

33

=

320C /N,平均粒径为0174L m,潍坊聚德敏感元件有限公司.苯胺(aniline)及过硫酸铵[(NH 4)2S 2O 8],分析纯,成都市联合化工试剂研究院.盐酸(H Cl),质量分数为38%,分析纯,成都化学试剂厂.聚醚多元醇N303,羟值47015m g KOH /g ,南京塑料厂.多元异氰酸酯P API ,P M 200,异氰酸根含量32%,烟台万华聚氨酯股份有限公司.

112 聚苯胺(PAN I)包覆PZT 的制备)))原位

聚合包覆

按比例将苯胺、浓盐酸、蒸馏水、PZT 放入反应釜中,在一定温度下恒温.滴入一定量的过硫酸铵溶液,反应一定时间.然后将反应混合物过滤,用异丙醇洗涤,再用蒸馏水洗涤.用氨水浸泡一定时间,过滤,用蒸馏水洗涤至中性,在60e 下真空

干燥24h.获得用聚苯胺(P AN I)包覆的PZT 粉末(记为PAN I-PZT).此外,在不加PZT 的情况下,按上述方法合成了P AN I .

113PAN I-PZT /PU 复合材料的制备

将PAN I-PZT 在一定浓度的盐酸中掺杂.按比例将一部分P AN I-PZT 加入到含有聚醚多元醇N303、N330、三乙醇胺的液体组分中,作为组分1,再将另一部分PAN I-PZT 加入多元异氰酸酯中,作为组分2.把处于一定温度条件下的两个组分混合均匀,倒入模具中,在一定压力下压制成型,经一定时间和温度固化得到复合材料.114 采用的分析测试仪器和方法

聚合物化学结构的鉴定用红外光谱法(FT -I R),采用仪器为N I COLET MX-1E FTI R.粉末形态的观察采用KYKY -2800扫描电子显微镜(SE M ).粉末表面元素的分析采用X 射线能谱仪(EDS),仪器为美国Noran Syste m S i x M odel 300.PAN I-PZT 中P AN I 的含量通过热重分析确定(TGA ),采用美国PE -2.粉末压片电导率的测试采用成都方舟科技开发公司生产的DDS-11A 型电导率仪,以相对评价不同浓度盐酸掺杂的PAN I 包覆层的电导率.材料的阻尼性能的测试采用美国Per k i n E l m er 公司,DMA -7E ;测试频率1H z ,升温速率3e /m in .

2 结果与讨论

211 PAN I -PZT 的红外分析

图1给出了纯聚苯胺、纯PZT 和PAN I-PZ T 的红外光谱图.通过与文献[6]报导的数据进行比较,可以得出,图1(a)中被测物质为P ANI .图1(b)为PZ T 的红外光谱图,在599136c m -1

处有一个特征吸收峰.从图1(c)能够看到纯PAN I 的上述特征吸收

峰和PZT 在599136c m -1

处的吸收峰.图1(c)的红外吸收谱表明,通过112小结所述方法制备的物质含有P AN I 和PZ T,是P ANI 与PZT 的复合物

.

图1 PAN I(a),PZT (b)和PAN I-PZT (c)的红外吸收光谱

#

507#第4期贺江平,等:锆钛酸铅/聚苯胺/聚氨酯三元阻尼复合材料

212 PAN I-PZT 的形态

为了弄清PAN I-PZT 中PAN I 与PZT 的复合方式,用扫描电子显微镜研究了PAN I-PZT 的形态,如图2(c)所示.为了便于比较,图2也同时给出了PZT 、PAN I 的扫描电镜照片.从图2(a)可以看出,PZT 呈颗粒状,具有不规则的形状,颗粒表面光滑.在图2(b)中,PAN I 的颗粒具有不规则的外形和不均匀的尺寸,表面上有许多微小的孔洞.图2(c)为PAN I-PZT 复合物中单个粒子的典型扫描电镜照片,可以看到,与PAN I 粒子表面相似,PAN I-PZT 粒子的表面十分粗糙,可以初步推测该表面是由覆盖在PZT 粒子表面的PAN I 形成.这一推测由PAN I-PZT 的X 射线能谱(EDS)

分析结果所证实.表1给出了PZT 和PAN I-PZT 两种物质的EDS 分析结果,可以看到,PZT 中含有氧、钛、锆和铅4种元素,不含有碳和氮元素.而PAN I-PZT 粒子(图2(c))表面除了含有氧、钛、锆和铅4种元素外,还含有大量C 、N 元素,后两种元素是形成PAN I 的主要元素.这表明,图2(c)中的粒子为表面被P AN I 覆盖的PZ T 粒子.其中的O 、T i 、Zr 、Pb 可能是由于覆盖层PAN I 的厚度较小,X 射线穿透PAN I 包覆层而检测到包覆层内部PZT 所含元素(在EDS 分析中,X 射线的穿透深度可达1L m ).上述分析表明,通过112小节的方法合成的PAN I 与PZT 复合物是P AN I 包覆的PZT 粉末,而不是两种物质的简单混合物

.

图2 PZT (a),PZN I(b)和PAN I-PZT (c)的扫描电镜照片表1 PZT 和PANI-PZT 的EDS 分析结果(原子分数/%)

材料C N O T i Zr Pb PZT 00571147199714425128PAN I-PZ T

53165

21141

11174

2140

2110

7111

213 PAN I-PZT 的热失重分析

PAN I 在P AN I-PZT 中的含量对于材料设计也十分重要.为了弄清PAN I-PZT 中P AN I 的含量,对其进行了热重分析(气氛为空气),结果如图3(c),为了便于比较,在图3(a),(b)中也同时给出了PZT 和PAN I 的热重曲线.图3(a)的曲线表明,在温度低于750e 时,PZT 的质量随温度升

高没有明显变化.由图3(b)可以看出,当温度达到577e 时,PAN I 几乎完全分解,失重($w )达到100%.图3(c)中,PAN I-PZT 在370e 完成失重,质量变化为3193%.由上面的分析结果可知,PAN I -PZT 中含有PAN I 的质量分数为3193

%.

图3 PZT (a),PZN I(b)和PAN I-PZT (c)的热失重分析结果(气氛为空气)

214 PAN I-PZT /PU 复合材料的阻尼性能

本文利用合成的P AN I-PZT 粉末按113小节介绍的方法制备PAN I-PZT /P U 复合材料,用

D MA 测试材料的阻尼性能,采用tg D (损耗系数)和TA 值(tg D -T 曲线与温度轴之间的面积,即tg D A rea)表征压电陶瓷/聚合物复合材料的阻尼性

#508#材 料 科 学 与 工 艺 第16卷

能.图4给出了不同浓度盐酸掺杂的P AN I-PZT 与PU 复合后材料的tg D -T 曲线,同时,为便于比较,图中还给出了纯聚合物PU 的tg D -T 曲线,可以看到,与P U 的性质相似,随着温度升高,几种复合材料的t g D 均逐渐增加,在P U 的玻璃化转变温度附近,tg D 急剧增加.此外,在高温区域(20~80e ),含有压电粉末的所有试样的损耗系数均高于纯聚合物P U.若将同一温度下不同材料的损耗系数对盐酸浓度C 作图(图5),则可以发现,在同一温度下,随着盐酸浓度的增加,tg D 先逐渐增加,在112m o l/L 达到最大,然后随盐酸浓度增加而减小.由图5还可以看到,盐酸浓度对损耗系数的影响在温度较高时更加显著.盐酸浓度对复合材料阻尼性能的影响也可以通过TA 值-盐酸浓度关系看出.图6给出了-50~80e 范围内材料的TA 值与盐酸浓度的关系.由图6可以发现类似于图5的规律,即随盐酸浓度的增加,TA 值首先增大,在112m o l/L 处达到最大值,然后再减小

.

图4 不同HC l 浓度时PAN I-PZT /P U 的DTA

曲线

图5 PAN I-PZT /PU 的损耗因子与HC l

浓度的关系

图6 TA 值(-50~80e )与HC l 浓度的关系

图5与图6的数据表明,在其他条件相同的情况下,盐酸浓度影响着复合材料的阻尼性能,而且这种影响是非单调的.从文献数据可以知道,用

酸掺杂是P AN I 导电的前提[7]

.从而可以推测,盐酸浓度可能影响PAN I 的导电率,而导电率决定了复合材料的阻尼性能.图7给出了P AN I-PZT 粉末压片的电导率R 与盐酸浓度c 的关系,可以看出,随着盐酸浓度的增加,电导率单调增加.若将损耗系数及TA 值与电导率进行关联,得到如图8所示的曲线.由图8可以看到,随着电导率增加,损耗系数和TA 值逐渐增大,在某一电导率处(315@10-6

S /c m )达到最大,然后再减小.

图7 H C l 浓度对PAN I-PZT 导电率的影响

图8

PAN I -PZT /PU 的损耗因子(a )和TA (-50~80e )(b)与PAN I-PZT 导电率的关系

综上所述,在其他条件相同时,复合材料的阻

尼性能由压电陶瓷粉末的包覆层P AN I 的电导率决定.这表明,压电陶瓷的压电效应在材料衰减振动能量的过程中发挥着作用,即在周期性外力作用下材料发生振动,这种作用力将通过聚合物基体传递给压电粒子,使压电粒子发生形变,产生电

能;电能在一定时间内通过PAN I 导电通道转变

#

509#第4期贺江平,等:锆钛酸铅/聚苯胺/聚氨酯三元阻尼复合材料

为热能.复合材料中压电效应阻尼部分可以简单地等效为压电粒子与PAN I 组成的串联电路,如图9所示.图中,X 表示材料的振动频率,C 表示压电陶瓷粒子的电容,R 表示作为导电通道的PAN I 的电阻.由于外力的作用,在压电粒子的两极产生电势差,因此,压电粒子可以被认为是具有输出阻抗1/(i X C )的电源.则电路的总阻抗为

Z =R +1

i X C ,

式中i 2

=-1.在PAN I 中电能(或机械能)转化为热能的功率为

P =V 2R

R =1R V 0R

Z

2

,

式中:V R 为电阻R 上的电压降;V 0为压电粒子产生的电势差.该式表明,当R =1/(X C )时,P 具有最大值P m =V 2

02R .即,当R =1

X C 时,PAN I 将电能

转化为热能的功率最大,从宏观上看,即是复合材料的阻尼性能达到最大.由此可以得出,在X 、C 一定的条件下,复合材料的阻尼性能在一定的R

值(即导电通道PAN I 的电阻,在其他条件相同的情况下即为电导率)达到最大.这一结论与图8的实验结果是一致的.

由上述分析还可以知道,当R 、C 一定时,复合材料的阻尼性能在一定的振动频率下达到最大.这表明,若在聚合物基体中加入不同浓度盐酸掺杂的PAN I-PZT 粉末(这些粉末的导电通道具

有不同的导电率和电阻),则材料在不同的频率下均可达到阻尼性能的最大值.这正是本文所述方法的优点.

图9 复合材料压电阻尼的等效电路

3 结 论

1)通过原位聚合包覆的方法能够制备导电聚合物包覆的压电陶瓷粉末.

2)PAN I-PZT /PU 三元复合材料的阻尼性能取决于P AN I 的导电率,在某一电导率时,阻尼性能最好.

3)当等效电路的R =1/(X C )时,P 达到最大值P m =V 2

2R

.理论分析的结果定性地符合实验结果.

致谢作者衷心感谢中国工程物理研究院化工材料研究所的李明博士、曹志伟与其进行的有益讨论,以及王宪忠等同志在实验方面的协助.

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(编辑 吕雪梅)

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MDI 体系聚氨酯弹性体的合成及性能

MDI 体系聚氨酯弹性体的合成及性能 作者：刘锦春,肖建斌 聚氨酯弹性体是一种由低聚物多元醇柔性链段构成软段,二异氰酸酯及扩链剂构成硬段,硬段和软段交替排列,形成重复结构单元的嵌段聚合物,它具有硬度范围宽、耐磨性能好、机械强度高、回弹性好等特点,所以在许多领域得到了广泛的应用。通常情况下,合成聚氨酯弹性体主要有一步法、预聚物法和半预聚物法3 种方法[1 ] ,对TDI 体系,由于TDI 易挥发,毒性较大,一般采用预聚物法,预聚物中游离的－NCO 百分含量较低;而对于MDI 制备的预 聚物,虽然没有TDI 体系较大刺激气味,但MDI 体系预聚物粘度较高,操作困难,故多采用半预聚物法,该方法制得的半预聚体粘度低,其中游离－NCO 百分含量较高,可使扩链剂组分与半预聚物的粘度和混合比例相匹配。同时,针对常用聚氨酯扩链剂MOCA 使用不便的缺点,采用新型液体胺类扩链剂DMTDA[2～4 ] 制备弹性体,通过配方调整,得到配比接近、粘度接近的MDI体系双组分聚氨酯弹性体体系,可广泛用于制作聚氨酯胶辊、聚氨酯筛板等制品。 1 实验部分 1. 1 原材料 聚醚多元醇TDIOL - 1000 , 羟值为110 ±5mgKOH/ g ,聚醚多元醇TDIOL - 2000 ,羟值为56 ±5mgKOH/ g ,均为天津石化三厂生产;四氢呋喃均聚醚二醇羟值为112mgKOH/ g ,为Bayer公司产品; 4 , 4′2 二苯基甲烷二异氰酸酯( 纯MDI) ,为烟台万华聚氨酯股份有限公司产品;扩链剂DMTDA ,为杭州崇禹公司产品; 1 , 4－BDO和催化剂二月桂酸二丁基锡为市售品。 1. 2 合成及工艺 1. 2. 1 A 组分的合成 将聚醚多元醇加入三口烧瓶中, 在100 ～200 ℃,0. 096MPa 的负压下减压脱水1. 5～2h ,冷却至60 ℃,加入称量并熔化好的MDI ,在80 ±2 ℃左右反应1. 5h ,然后再脱气至无气泡,降温密封得预聚物(或半预聚物) 待用。 1. 2. 2 B 组分的制备 将聚醚多元醇、DMTDA 、1 ,4－BDO 等按一定比例称量、混匀并加热至100～120 ℃,真空脱水后加入催化剂,搅拌均匀待用。

聚氨酯_无机纳米复合材料的应用研究进展

聚氨酯/无机纳米复合材料的应用研究进展 3 贾建民　郭　睿 (陕西科技大学教育部轻化工助剂化学与技术重点实验室　西安710021) 摘　要:综述了无机纳米粒子改性聚氨酯复合材料在智能材料、导电材料、光学材料、生物医学材 料等领域应用研究的进展,并对聚氨酯/无机纳米复合材料存在的问题和研究方向进行了展望。关键词:聚氨酯;无机纳米粒子;复合材料;应用中图分类号:T Q 32318 文献标志码:A 文章编号:1005-1902(2010)01-0006-03 聚氨酯(P U )材料性能优异,发展非常迅速,应用领域广泛。由于无机纳米粒子具有小尺寸效应、表面与界面效应、量子尺寸效应及宏观量子隧道效应,在 热、声、磁、光、催化等方面远优于普通材料[1] 。纳米改性聚氨酯复合材料宏观表现出优良的力学特性、热学特性、光学特性、电学特性、磁学特性、催化特性、敏感特性。聚氨酯与纳米材料的协同效应,赋予了聚氨酯纳米复合材料良好的导电、吸波、抗静电、阻燃、抗紫外、生物相容、杀菌等诸多性能。 目前用于改性聚氨酯制备纳米复合材料的纳米粒子主要有蒙脱土、炭纳米管、二氧化硅、二氧化钛。除此之外,还有镍、氧化铝、碳酸钙、氧化锌、二氧化铈、氢氧化镁、氧化锡锑、炭黑、石墨、累托石、羟基磷灰石等众多纳米粒子。但无机纳米粒子极易发生团聚且难以在基体中均匀分散,严重影响纳米粒子优异特性的发挥和复合材料的性能。因此,需对其表面进行处理。目前无机纳米粒子改性聚氨酯制备复合材料的方法主要有插层法、共混法、溶胶2凝胶法、原位聚合法等。近年来,无机纳米改性聚氨酯复合材料在智能材料、导电复合材料、光学材料、生物医学材料等领域的研究日益增加,引起人们广泛关注。1　聚氨酯/无机纳米复合材料的应用研究1.1　智能材料 聚氨酯可以作为热敏型形状记忆高分子材料[2] 。形状记忆聚氨酯(S MP U )通过加热,超过其 相变温度,能够恢复原始形状。其形状记忆特性已 在建筑、医学、纺织及包装行业得到应用,但还存在形状恢复力小、恢复速度较慢、恢复精度低、重复记忆效果不够理想等问题。通过纳米粒子改性可增强形状记忆基体的力学性能,提高形状记忆能力及开发电致形状记忆材料。 陈少军,等[3] 采用经硅烷偶联剂表面处理的纳米Si O 2粒子制备了S MP U /Si O 2纳米复合材料。研究表明,纳米Si O 2使S MP U 的形状回复起始温度提高约10℃左右,形变回复响应温度和最终恢复温度也稍有提高,加入质量分数为1%的纳米Si O 2粒子的S MP U 与纯S MP U 样品相比,其形状回复速率提高了近318倍。 Cho J W ,等 [4] 将酸化处理后的碳纳米管与聚氨 酯溶液共混制备了电敏形状记忆复合材料。当碳纳米管添加质量分数为5%时,复合材料的电导率可 达10-3 S/c m ,具有很好的形状记忆功能;当外加电压为40V 时,在40s 内材料可完全恢复为初始形 状,其复合材料有望作为智能执行器。 112　导电材料 聚氨酯本身是绝缘材料,通过与具有导电性的纳米粒子,如石墨、炭黑或碳纳米管等填充或共混等方式,使材料表现出导电性能。可用作导电体材料(包括导电弹性体、导电塑料、导电纤维、导电涂料、导电胶粘剂及导电薄膜材料)、抗静电材料、电磁波屏蔽材料和气敏导电材料等,具有广阔的应用前景。 ? 6?聚氨酯工业 P OLY URETHANE I N DUSTRY 2010年第25卷第1期 2010.Vol .25No .1 3 基金项目:由陕西科技大学研究生创新基金资助。

阻尼复合材料发展研究

阻尼复合材料研究进展 摘要：阻尼材料是近几十年来发展起来的一种新型减振降噪材料。由于其特殊用途，深受国内外关注，而兼具高阻尼和静态力学性能的结构阻尼复合材料则具有十分广阔的应用前景，目前国内外对结构阻尼复合材料的研究和开发十分重视。本文简要阐述了阻尼复合材料的阻尼机理以及国内外的发展史，分别介绍了树脂基阻尼复合材料、金属基阻尼复合材料、橡胶阻尼复合材料、树脂—金属基阻尼复合材料、压电导电新型阻尼复合材料, 以及几种阻尼复合材料的研究发展状况。 关键词：树脂基、金属基、橡胶基、压电、阻尼复合材料

Abstract:Damping material is a new material for reducing librations and noises developed in recent years. Many people in and out of China begin to interested in this kind of material for its special use.The structural damping composites that have not only high damping but also high strength and modulus will hold an extensive application future. At present many countries have put emphasis on the study and exploitation of structural damping composites. This paper summarizes the chief principle of damping composite materials and its development history around world. It introduces a kind of damping composite materials such as resin based damping composite material、metal based damping composite material、rubber based damping composite material、resin-metal based damping composite material and piezoelectric and conductive advanced damping composite material. The paper shows the development of several damping composite material. Keywords:Resin matrix;Metal matrix;Rubber matix ;Piezoelectic;Damping Composite material

聚氨酯 二氧化硅纳米复合材料的合成与表征

聚氨酯/ 二氧化硅纳米复合材料的合成与表征 摘要： 为了取得具有优良分散性的纳米二氧化硅，增强纳米二氧化硅和PU基材的聚合。纳米二氧化硅首先与一种新的高分子表面活性剂聚合成的聚（丙二醇）酯（PPG）和多聚磷酸（PPA）来改性，接着通过与一系列的聚氨酯（PU）/ 二氧化硅纳米材料进行原位聚合来制备。通过红外光谱、扫描电镜(SEM)、x射线衍射和TGA，研究纳米二氧化硅的表面改性，微观结构以及纳米复合材料的性能。研究发现，通过PU /二氧化硅纳米复合材料与PPG-P改进后的纳米二氧化硅具有良好的分散性。聚氨酯的分段结构在纳米复合材料中没有受到纳米二氧化硅的影响。 前言： 聚氨酯（PU）是非常受人关注的工业人造材料，其广泛应用在粘合剂业，服装业，合成皮革业，建筑业，自动化机械业等。聚氨酯（PU）的聚合体，腐化性，抗辐射性，化学性和机械性能的研究受到广泛的关注。现在，为扩大PU 的应用领域，学者开始向更深的领域对PU进行研究。以聚合基物的纳米复合物比传统的高分子物质在机械性能，介电磁热光学和声学特性有更好的表现。此外，一些专门针对填料及聚合物基质之间的界面相互作用的研究。因此，将纳米材料聚合到PU是一个非常有前景的产业。 在过去的数十年，二氧化硅纳米材料已经广泛应用到高分子领域来提高高分子材料的耐热性，传导性，机械性和导电性。然而，纳米材料的扩大应用和只表现出于高分子材料较少的差异性，它的应用更专注于减少它的尺寸。为了能够使纳米材料更好的纳米粒子和聚合基物。为实现纳米材料的分散性和产量提高的相互兼容，学者使用各种不同的改性剂，如trialkoxy硅烷、硬脂酸、溴化十六烷三甲基铵。在合适的纳米粒子进行表面改性,不仅可以使得纳米材料在高分子材料中具有更好的分散性和性，也能够链接在高分子材料的化学和物理性质，这样更加能够在这两种互不兼容的材料中产生一种持久的化学联系。 本次试验致力于合成一种改性剂来提高纳米二氧化硅和PU基体的分散性和兼容性，以及通过良好的热稳定性制备一系列的PU /二氧化硅纳米复合材料。PPG 是一种因成本低而倍受欢迎的多元醇。在此项试验中，聚（丙二醇）磷酸酯合成PPG-P是通过PPG和多聚磷酸PPA的酯化反应获得。这是一种新的高分子表面活性剂与-PO(OH)2作为曾和剂和PPG作为可溶性链造成的。 PPG - P可以很容易地以较低的成本合成，此外，它的长链烷基聚氨酯为基

聚苯胺复合材料的制备和性能研究

聚苯胺复合材料的制备和性能研究* 陈炅钟发春赵小东张晓华 （中国工程物理研究院化工研究所，四川绵阳621900） 摘要：通过超声波分散技术把化学氧化合成的聚苯胺（P ANI）与环氧树脂共混复合，制备了聚苯胺复合导电薄膜（P ANI /E51）。分别用红外、热重、扫描电镜和X光电子能谱对其进行了表征和分析。结果发现，对于低温条件下制备的P ANI粒子，在基体环氧树脂的的分布状态跟掺杂离子有关，同时，掺杂离子也对聚苯胺复合材料的导电率有一定的影响。 关键词：聚苯胺对甲基苯磺酸(TSA) 对氨基苯磺酸（ABSA）环氧树脂复合薄膜 聚苯胺由于其高电导率、良好的环境稳定性和原料的价廉易得等特点而成为人们关注的焦点[1]。对苯胺的聚合反应，人们通常采取在室温条件下，通过加入氧化剂对其进行化学氧化聚合。然而，已经有研究学者指出在室温制备的聚苯胺分子量较低，且含有结构缺损，因此人们希望通过制备较高分子量的聚苯胺，从而提高其加工和电学性能。有学者认为，聚苯胺聚合反应同时具有阳离子聚合和浓度聚合的特征。因此，可以通过在低温条件下聚合（阳离子聚合中，降低反应温度可以提高链传递速率，并且降低副反应速率），并且延长反应时间（浓度聚合中，聚合物的分子量随着反应的进行稳步增加），从而得到高分子量高性能的聚苯胺。 Adams[2]等人在不同温度下进行苯胺在盐酸介质中的聚合反应，研究发现，与室温制备的聚苯胺相比较，低温条件下制备的聚苯胺分子量要增加5-10倍。13C-NMR表明后者的结构缺损明显减少，导电率依然保持在同一数量级。 同时为了克服聚苯胺不溶于绝大多数有机溶剂，综合力学性能差等缺点，很多研究工作者结合聚苯胺的导电性和一些高聚物易加工成型的特性，制备多种功能性复合材料。然而，随着聚苯胺分子量的增加，共轭程度进一步增强，其粒子在基体中的分布形态必然要发生一定程度上的变化。基于以上问题，本工作在-25℃条件下氧化聚合合成聚苯胺，并通过超声波技术将其与环氧树脂复合，用扫描电镜和X光电子能谱，对复合物的结构形态等进行研究分析，为进一步开发PANI新的功能性材料进行了有益的探索。 1 实验部分 1.1 主要试剂和原料 苯胺，分析纯，北京化工厂，经减压蒸馏后使用；对甲基苯磺酸，分析纯，江苏昆山年沙化工厂；对氨基苯磺酸，分析纯，上海试剂总厂第三分厂；环氧树脂E51，工业级，岳阳化工总厂；聚酰胺树脂（PA651），工业级，岳阳化工总厂；其余均为分析纯试剂，使用前未作进一步处理。 1.2 本征态聚苯胺的制备[2] *本课题得到中国工程物理研究院院基金资助（2004 0318） 陈炅（1980-），硕士研究生; Email: chenjiong1980@https://www.wendangku.net/doc/1915752564.html,

聚氨酯阻尼材料及其约束阻尼结构动态性能

工 程 塑 料 应 用ENGINEERING PLASTICS APPLICATION 第45卷，第11期 2017年11月V ol.45，No.11Nov. 201735doi:10.3969/j.issn.1001-3539.2017.11.007 聚氨酯阻尼材料及其约束阻尼结构动态性能 周海军1，张晓蕾2，周萌萌1，陈孝起1，杨淑兰1，刘德居2，李彦涛1 (1.河北省科学院能源研究所，石家庄 050081； 2.河北科技大学，石家庄 050054) 摘要：分别采用聚己二酸新戊二醇酯–2，4-甲苯二异氰酸酯(TDI)–3，3′-二氯-4，4′-二氨基二苯甲烷(MOCA)， 聚己二酸新戊二醇酯–异弗尔酮二异氰酸酯(IPDI)–MOCA ，聚丁二酸1115酯酯–TDI–MOCA 体系合成3种聚氨酯阻尼材料——PU–1，PU–2，PU–3，并制备了3种四片型约束阻尼结构，进行动态性能试验，考察了加载频率、激励振幅、试验温度对约束阻尼结构的水平等效刚度、等效阻尼比的影响。结果表明，3种聚氨酯阻尼材料的损耗因子(tan δ)峰值均在0.8以上，其中PU–3的最高，为1.04，tan δ>0.3的有效阻尼温域都在60℃以上；随激励振幅和试验温度的上升，3种聚氨酯约束阻尼结构的水平等效刚度均下降，随加载频率的增加，PU–2体系的水平等效刚度升高，而其它两种体系均下降；随激励振幅的上升，PU–2体系的等效阻尼比基本不变，而其它两种体系均先升高后下降，在试验温度范围内3种约束阻尼结构的等效阻尼比均在0.20以上。综合分析，以聚丁二酸1115酯酯–TDI–MOCA 合成的聚氨酯阻尼材料及其约束阻尼结构综合性能最优。 关键词：聚氨酯阻尼材料；约束阻尼结构；损耗因子；水平等效刚度；等效阻尼比 中图分类号：TQ323.8 文献标识码：A 文章编号：1001-3539(2017)11-0035-05 Polyurethane Damping Material and Dynamic Performance of Constrained Damping Structure Zhou Haijun 1， Zhang Xiaolei 2， Zhou Mengmeng 1， Chen Xiaoqi 1， Yang Shulan 1， Liu Deju 2， Li Yantao 1 (1. Institute of Energy Resources ， Hebei Academy of Sciences ， Shijiazhuang 050081， China ； 2. Hebei University of Science and Technology ， Shijiazhuang 050054， China) Abstract ：Three polyurethane damping materials (PU–1，PU–2，PU–3) were synthesized by three systems of polyneopen-tanediol adipate–2，4-tolylene diisocyanate (TDI)–3，3′-dichloro-4，4′-diamino-diphenylmethane (MOCA)，polyneopentanediol adi-pate–isophorone diisocyanate (IPDI)–MOCA and succinic acid ester 1115–TDI–MOCA. Meanwhile ，there were three kinds of four-piece type constrained damping structures prepared by corresponding three polyurethane damping materials and tested for dynamic performances. In addition ，the effects of loading frequency ，excitation amplitude and temperature on the horizontal equivalent stiff-ness and equivalent damping ratio of the constrained damping structure were studied. The results show that the loss factor (tan δ) peak values of the three kinds of damping materials are all higher than 0.8，with the highest value of 1.04 for PU–3，and the three damping materials all have effective damping temperature range (above 60℃) of tan δ>0.3. With the increase of excitation amplitude and tem-perature ，the horizontal equivalent stiffness of the three constrained damping structures decrease ，and with the increase of loading frequency ，the horizontal equivalent stiffness of PU–2 increases and others decrease. With the increase of excitation amplitude ，the equivalent damping ratio of PU–2 has no change basically but others ?rst increase and then decrease ，within the test temperature ，the equivalent damping ratio of the three constrained damping structure are above 0.2. In summary ，the damping material synthesized by succinic acid ester 1115–TDI–MOCA and its constrained damping structure have best overall performances. Keywords ：polyurethane damping material ；constrained damping structure ；loss factor ；horizontal equivalent stiffness ；equivalent damping ratio 粘弹性阻尼材料常用于振动控制等场合，通常 情况下，粘弹性阻尼材料很难单独使用，而是通过附 加在金属结构上，共同构成复合阻尼结构[1]。常用 的复合阻尼结构有自由型阻尼结构和约束型阻尼结 构两种[2–3]。约束型阻尼结构由基层、阻尼层、约束 层3部分构成。基层和约束层一般为钢板、铝板、合金板、陶瓷板等高弹性模量材料，阻尼层一般为粘弹性阻尼材料[4]。约束型阻尼结构在受到外力作用时，阻尼层与基层和约束层之间产生拉伸形变和压缩形变，阻尼层将部分机械能转化为热能消耗掉，从而达联系人：周海军，副研究员，主要从事高分子材料的研究与开发 收稿日期：2017-09-12

聚氨酯弹性体介绍

聚氨酯弹性体介绍 一、了解聚氨酯弹性体 浇注刑聚氨酷弹性体〔Pu)是一种新兴的有机高分子材料，聚氨酯产品具有耐磨、弹性好、耐冲击、耐腐蚀的特性，聚氨酚有”耐磨王”之称。在实际应用中，其结构特点使其只有优异的耐磨性，以”耐磨橡胶".着称，‘它与金属材料相比具有重量轻、噪音低、耐损耗、加工费用低及耐腐蚀等优点;与塑料相比具有不发脆、多作为橡胶制品的更新换代产品，。并且还具有耐油，耐酸、碱，耐射线辐射等优异性能。因其卓越的性能而被广泛应用干国民经济众多领域:耐磨性(弹性体中最好)，高强度〔是普通橡胶的3-5倍)，高伸长率(500%-土1500%)，高弹性〔负载支撑容量大，减震效果好)，硬度范围宽(邵氏A20扩邵氏D70) ‘耐磨性浇注型聚氨酷乳液Pu弹性体具有杰出的耐磨性能，因此在磨损问题严重的场合有很多重要用途，特别是在采矿，石油，天然气工业。在现场使用和实验测试中，聚氨酯的耐磨性明显超过许多其他材料。“应力/应变性能浇注刑聚氨酯Pu弹性体具有较高的模量，高抗张强度及高拉伸率这些性能使得浇注的聚氨酯零件具有很好的韧性和耐用性。‘压缩性能浇注型聚氨酯弹性体与硬度相当的一般橡胶相比具有高得多的承载能力。这种高承载能力与优异的耐磨性和韧性相结合使得聚氨酯在工业实芯轮胎和工业辊筒等应用方面的优点非常突出。‘撕裂强度拼板胶撕裂强度用于实际评估这些弹性体对割裂发展的抵抗能力在实际用途中尤其是涉及冲击磨损的用途，高防撕破力是重要的，空吸塑胶浇注性聚氨酯PU弹性体在这方面远较传统的橡

胶占优势。“耐油性注性聚氨酯Pu弹性体对许多环境的影响有极佳的抵抗能力。‘它在油类和溶剂中的稳定性比普通的橡胶要好的多。产品应用:产品应用领域涉及轻工、化工、电子、纺织、医疗、建筑、建材、汽车、国防、航天、航空.机械，交通、油田矿山、、印刷机棍筒，实芯轮、体育等领域;如:板材、棒材、缓冲器、衬胶管道、同步齿形带、洁管器、工业脚轮、密封圈、防震片、筛网、胶辊、纺织罗拉片等: 聚氨酯弹体的主要优点 1、性能的可调节范围大。多项物理铸造机械性能指标均可通过对原材料的选择和配方的调整，在一定范围内变化，从而满足用户对制品性能的不同要求二譬如硬度，往往是用户对制品的一个重要指标，聚氨酯弹性体既可制成邵尔A硬度20左右的软质印刷胶辊，又可制成邵尔D硬度70以上的硬质轧钢胶棍，这是一般弹性体材料所难以做到的。聚氨酯弹性体是由许多柔性链段和刚性链段组成的极性高分子材料，随着刚性链段比例的提高和极性基团密度的增加，弹性体原强度和硬度会相应提高。 2、耐磨性能优越。特别是在有水、油等润滑介质存在的工作条件下，其耐磨性往往是普通橡胶材料的几倍到几倍到几十倍，金属材料如钢铁等虽然很坚硬，但并不一定耐磨如黄河灌溉区的大型水泵，其过流部件金属口环和保护圈经过大量泥沙的冲刷，用不了几百小时就严重磨损漏水，而采用聚氨酷弹性体包覆的口环和保护圈则连续运行1800小时仍未磨损’其他如碾米用的剥谷机胶棍、选煤用的振动筛筛板、运动场的竞赛跑道、吊车铲车用的动态油密封圈、电梯轮和旱冰鞋轮等等也都是聚氨酯弹性体的用武地。在此需提到的一点是，要提高中低硬度的聚氨酯弹性体制件的摩擦系数，改善在承载负荷下的耐磨性能，

聚氨酯纳米复合材料(英语原文)

Designed Monomers and Polymers12(2009)279–290 www.brill.nl/dmp Review Polyurethane Nanocomposites Igor V.Khudyakov a,R.David Zopf a and Nicholas J.Turro b,? a Bomar Specialties,Torrington,CT06790,USA b Chemistry Department,Columbia University,New York,NY10027,USA Abstract This review describes the present state of science and technology of photopolymerizable(UV-curable) polyurethane(PU)nanocomposites which include nanosilica and organically-modi?ed clay(organoclay). A number of documented improvements of properties of PU nanocomposites compared to the pristine PU are presented.Many data on the structure and properties of PU nanocomposites were obtained not only for UV-cured urethane acrylate oligomers,but also for nanocomposites produced in the dark reactions.These data are critically reviewed.There is an expectation in the?eld of dramatic improvement of properties of PU nanocomposites under low loading(1–5wt%)of organoclay. ?Koninklijke Brill NV,Leiden,2009 Keywords Polyurethane,organoclay,UV-cure,nanosilica,nanocomposite,montrillomonite 1.Introduction Nanocomposites are polymers containing nano?llers[1–3].The microstructure of nanocomposites has inhomogeneities in the scale range of nanometers.Nanocom-posite materials cover the range between inorganic glasses and organic polymers [4].Fillers of polymers have been used for a long time with the goal of enhanced performance of polymers,and especially of rubber.The present paper provides a brief critical review of the literature and some our results on polyurethane(PU) nanocomposites studies.Polymer–clay nanocomposites were reported in the litera-ture as early as1961[5].Nanocomposites demonstrate often unusual and bene?cial for the user properties.Scienti?c and technical literature report the improvement or enhancement of properties of polymer nanocomposites compared to the pristine polymers.This vague statement means an improvement of polymer properties from the standpoint of polymer application.However,different applications may have *To whom correspondence should be addressed.E-mail:njt3@https://www.wendangku.net/doc/1915752564.html, ?Koninklijke Brill NV,Leiden,2009DOI:10.1163/156855509X448253

阻尼聚氨酯合成

阻尼聚氨酯合成 一、配方 序号原料牌号投料量/kg 1 聚醚HF-330 248 2 聚醚HF-220 578 3 甲苯二异氰酸酯TDI 134 4 三羟甲基丙烷TMP 40 合计1000 二、工艺参数 聚氨酯预聚物的合成：在装有搅拌器的三颈烧瓶中加入定量的TDI，通入干燥氮气，搅拌10 min使温度分布均匀，然后以每分钟60~80滴的速度滴加计量的端羟基聚氧化丙烯醚，75℃左右反应3 h后，取样用二正丁胺法测定NCO端基含量，待NCO端基含量达到或基本达到理论含量后停止反应（NCO理论含量（质量分数）为 3.58%），即得聚氧化丙烯醚（Mn=2000）-TDI聚氨酯预聚物。充入干燥氮气，待用。以相同的方法合成聚氧化丙烯醚（Mn=500）-TDI聚氨酯预聚物、聚氧化丙烯醚（Mn=1000）-TDI聚氨酯预聚物。上述聚氨酯预聚物的两端均含异氰酸酯基（-NCO），简称双-NCO官能团聚氨酯预聚物。 单-NCO官能团聚氨酯预聚物的合成：在双-NCO官能团聚氨酯预聚物中加入正丁醇，在60℃下反应 2 h，开始测定端基含量，待-NCO端基含量达到或基本达到理论含量后停止反应（NCO理论含量为1.79%）。得到的产物为如下3种混合物：一种为两端均被正丁醇封闭，另一种为两端均未被正丁醇封闭，第3种为只有一端被正丁醇封闭的聚氨酯预聚物。根据统计规律，主要产物为第3种。 多嵌段聚氨酯试样（代号为PU）的制备：两端均含NCO的聚氧化丙烯醚（Mn=2000）-TDI 聚氨酯预聚物用1，3丙二醇n（NCO）/n（OH）=1.01）扩链，玻璃棒搅匀，并除去气泡，100℃下固化24 h。 多嵌段聚氨酯共聚物试样（代号为CPU）的制备：将两端均含-NCO的聚氧化丙烯醚（Mn=2 000）-TDI聚氨酯预聚物和两端均含-NCO的聚氧化丙烯醚（Mn=1 000）-TDI聚氨酯预聚物以不同的比例混合后，用1，3丙二醇（（n（NCO）/n（OH）=1.01）扩链，玻璃棒搅匀，并除去气泡，100℃下固化24 h。 含接枝链的聚氨酯弹性体的制备：将双-NCO官能团预聚物（聚氧化丙烯醚Mn=500）和单-NCO官能团预聚物混合后，用三羟甲基丙烷（TMP）在100℃下固化24 h，所得的含接枝链的聚氨酯弹性体试样代号为JPU-500。取双-NCO官能团预聚物（聚氧化丙烯醚Mn=1 000）和单-NCO官能团预聚物混合，用同样的方法制备得到的试样代号为JPU-1 000。取双-NCO 官能团预聚物（聚氧化丙烯醚Mn=2 000）和单-NCO官能团预聚物混合，制备得到的试样代号为JPU-2 000。

形状记忆聚氨酯

形状记忆聚氨酯 陈金香 04300003 摘要 介绍了形状记忆聚氨酯的发展状况,分析了记忆过程及原理、影响因素、合成制备、性能以及应用,并指出了其目前性能上的不足今后研究的重点及其发展趋势 关键词:形状记忆;聚氨酯;进展;综述。 形状记忆聚合物(Shape Momery Polymer ,SMP) 的发现甚至比形状记忆合金还早,它是智能结构中最先应用的一种驱动元件[5]。它是指具有初始形状的制品经形变固定后,通过加热等外部刺激手段的处理又可使其恢复初始形状的聚合物[1]。SMP 可以是单—组分的聚合物,也可以是软化温度不同、相容性良好的两种聚合物的共混物或嵌段、接枝共聚物[2]。世界上第一例SMP 是由法国的煤化学公司(CdF - Chimie) 于1984 年开发成功的聚降冰片烯,作为功能材料,它有重要的实用价值[2]。与形状记忆合金( SMA) 和形状记忆陶瓷(SMC) 相比较,形状记忆高分子材料有很多优：(1) 形变量大,使用方便; (2) 原料充足,品种多,形状记忆回复温度范围宽; (3) 质量轻,易包装和运输; (4) 易制成结构复杂的异型品,能耗低; (5) 价格便宜,仅为形状记忆合金的10 %; (6) 耐腐蚀,电绝缘性和保温效果好。目前,得到应用的形状记忆高分子材料已有:聚降冰片烯、反式1 ,4 - 聚异戊二烯、苯乙烯- 丁二烯共聚物、交联聚乙烯、聚氨酯( PU) 、环氧树脂和几种凝胶体系等。 自法国的ORKEM公司1984 年开发出第1 例形状记忆聚合(SMP) 聚降冰片烯以来,目前得到应用的形状记忆高分子材料已有聚降冰片烯、反式1 ,42聚异戊二烯、苯乙烯2丁二烯、聚氨酯等,此外含氟高聚物、聚己内酯、聚酰胺等也具有形状记忆功能[2 ] 。在许多材料之中,形状记忆聚氨酯以其优异的性能成为SMP 研究的热点;与其他SMP 相比,形状记忆聚氨酯(SMPU) 具有下列优点: (1) 具有热塑性,加工容易; (2) 原料配比变化多,形状恢复温度在- 30～70 ℃易于调整; (3) 可任意着色,色彩丰富; (4) 变形率大,最大可达400 %; (5) 质轻,相对密度约为1. 1～1. 2 ; (6) 成本低,为形状记忆合金的1/ 10 以下; (7)分子链上含有极性基团,便于改性以提高其综合性能。 1 形状记忆PU的发展状况 PU的分子链一般由两部分组成，Estes等首先采用“软段”与“硬段”描述其结构[3]。软段一般为聚醚、聚酯或聚烯烃等，硬段一般由异氰酸酯和扩链剂组成[3]。该聚合物以软段(非结晶部分) 作可逆相,硬段(结晶部分) 作物理交联点(固定相) ,软段的Tg为形状回复温度( - 30～70 ℃) ,通过原料类的选择和配比调节Tg ,即可得到不同响应温度的形状记忆PU[2]。现已制得Tg 在25～55 ℃范围内的几种形状记忆PU[5 ] 。由于分子链为直链结构,具有热塑性,因此可通过注射、挤出和吹塑等方法加工。由于该SMP 质轻价廉、着色容易、形变量大(最高可达400 %) 以及耐候重复形变效果好,因此受到广泛重视。Hayashi 等[6 ,8 ] 对各种不同成本的原材料进行配方设计,研究了PU 形状记忆高分子材料的有关性能。日本Mitsubishi 公司开发了综合性能优异的形状记忆PU ,室温模量与高弹模量比值可达到200 ,甚至更大;与通常的形状记忆高分子材料相比,具有极高的湿热稳定性与减震性能;且tgδ很大,在47 ℃时tg δ近似于1[2]。中国科学院化学所李凤奎等[2，3]也对PCL/ TDI 或MDI/ BDO 形状记忆PU体系进行研究,提出了热塑性PU 具有形状记忆功能的两个必要条件:软段分子量必须高于某一临界值以及硬段聚集形成微区起到物理交联点的作用。日本三菱重工公司于1988 年成功开

对苯二异氰酸酯型聚氨酯弹性体的合成及性能研究

对苯二异氰酸酯型聚氨酯弹性体的合成及性能研究文件类型： PDF/Adobe Acrobat 文件大小：字节 更多搜索：氰酸聚氨酯弹性体合成及性能研究 对苯二异氰酸酯型聚氨酯弹性体的合成及性能研究 黎艳飞庞坤玮区志敏 (广州华工百川自控科技有限公司 510640) 摘要:以对苯二异氰酸酯(PPDI),低聚物多元醇和小分子二元醇等为原料合成了PPDI浇注型聚氨酯弹性体,考察了不同低聚物多元醇对弹性体的物理机械性能,动态力学性能及热氧老化性能 的影响,并与MDI和TDI型聚氨酯弹性体进行了比较.结果表明,PPDI型聚氨酯弹性体较MDI, TDI型弹性体具有更低的内生热,更高的回弹性,可用于轮胎胎面材料的制备. 关键词:PPDI;聚氨酯弹性体;动态力学性能;内生热 聚氨酯弹性体(PUE)具有高强度,高模量,高伸 长率,高弹性,硬度可调以及很好的耐油,耐低温,耐 撕裂,耐化学腐蚀,耐辐射等特点,已成功地应用于 国防,矿山,机电,冶金,制鞋,纺织,汽车工业等领域 中.然而,通常的PUE长期使用温度不超过80℃, 短期使用温度不超过120℃,因此应用范围受到限 制[1].胎面材料作为轮胎与地面接触的部件,直接 承担着路面对轮胎的冲击与磨损,向路面传递汽车 的牵引和制动力,保护胎体帘线免受机械损伤,因此 对胎面材料物理机械性能要求极高,既要有高的耐 磨性,高弹性,又要内生热小,有很好的动态力学性 能.本研究根据对苯二异氰酸酯(PPDI)分子结构 对称,规整,扩链后的PUE硬段分子致密性高及良 好的相分离等特点,分别研究了不同低聚物多元醇 PPDI体系弹性体性能,并与TDI,MDI型弹性体动 态性能比较,制备了动态条件下仍然具有较好综合 力学性能的PPDI型聚氨酯弹性体,该类弹性体可

聚氨酯_聚苯胺导电复合材料的制备与应用

聚氨酯/聚苯胺导电复合材料的制备与应用 倪　伟　许　群 (郑州大学材料科学与工程学院　450052) 摘　要:概述了聚氨酯与新型导电聚合物聚苯胺的复合材料的制备原理、工艺及性能等,包括聚氨酯内部渗透法、聚苯胺包裹法、共聚/接枝及化学氧化/电化学聚合等,对应用不同制备方法制作的 聚氨酯/聚苯胺导电复合材料的性能做了比较,并对聚氨酯/聚苯胺导电复合材料的研究前沿和应用前景做了介绍。 关键词:聚氨酯;聚苯胺;导电复合材料;制备;应用 聚氨酯(P U )是兼有橡胶的弹性和金属的韧性与耐久性的奇特材料,在国民经济的各个领域得到了广泛应用。但聚氨酯本质上是一种绝缘材料,其抗静电性和导电性差限制了其应用领域的拓展。目前对其导电性或抗静电性的改善主要集中在添加传统导电组分如金属或炭黑/石墨(粉末、纤维、片层)等方面,但这种简单共混的方法由于组分的相容性差,且混合均一性不理想,影响了产品的电导性能、机械性能和稳定性。另一方面所需的导电组分的掺杂量也较大(导电渗滤阀值即形成三维导电通道的理论值在16%以上),增加了成本。而导电聚合物自1976年问世以来,就受到瞩目,其掺杂电导率可达105 S/c m ,由于和聚合物有良好的相容性,导电聚合物和惰性聚合物基体的复合材料成为近年来研究的热点。相比传统导电复合物的掺杂比例和电导效率,该新型导电复合物仅用百分之几甚至千分之几的掺杂量就可达到或超越传统的掺杂或共混工艺 [1] 。另一方面该新型导电复合材料能呈现彩色 甚至透明特性,相比传统黑色电导材料更加美观。 导电聚合物中聚苯胺(P AN I )具有电性能可调、可氧化还原以及合成容易、成本低、环境稳定性好等特性。聚氨酯弹性体与聚苯胺的复合材料具有分子级的协同效应和结构功能上的互补效应,这类弹性材料可用于静电成像滚筒、电缆、电磁干扰屏蔽衬料以及潜在的化学/生物传感器等[2] 。因此,对以聚 氨酯为基质的聚苯胺导电及功能性复合材料的制备 和应用作了概述。 1　聚苯胺改性聚氨酯的方法 聚苯胺改性聚氨酯主要有接枝/共聚改性和在基体树脂中掺杂/共混聚苯胺两种。分子级改性掺杂有利于实现材料的均混,但会降低聚苯胺的共轭 度和共平面度,使电导率损失几个数量级[3,4] ;但也有研究显示聚苯胺与聚氨酯之间的交联并不影响其(不论掺杂与否)电子转移效应,与在混合物中相比,聚苯胺链段与聚氨酯之间形成共价链接并得到 更好的伸展[5] 。溶液混合法适用于导电膜复合材料的制备。而机械共混法是制备导电复合材料的简易方法之一,其导电性能的控制因素包括颗粒的尺寸、均一性以及混合效率等。2　聚氨酯/聚苯胺导电复合材料的制备2.1　聚氨酯内部渗透法 原位渗透合成法工艺简单,有利于实现导电组 分功能高效化。如在经过富勒烯醇超交联的聚氨酯弹性体内部原位聚合苯胺,可以在基体近表面形成 导电互穿网络结构薄层[6,7] ;在聚氨酯泡沫表面喷涂聚氨酯胶液后于苯胺溶液中浸渍,再用化学氧化法聚合并掺杂,或直接在多组分聚氨酯水乳液中浸渍的方法,可以用来制备聚苯胺/聚氨酯抗静电泡沫 包装材料[8] 。2.2　聚苯胺包裹法 采用树脂预聚体或其溶液包裹聚苯胺组分也有利于提高组分相容性,进而实现高效电导性。例如,用蓖麻油基聚氨酯预聚体与聚苯胺及多元醇的溶液 ? 6?聚氨酯工业 P OLY URETHANE I N DUSTRY 2007年第22卷第6期 2007.Vo1.22No .6

形状记忆聚氨酯

形状记忆聚氨酯 刘天泽 04300058 一.引言 “形状记忆”是指具有某一原始形状的制品，经过形变定型后.在特定的外界条件下(热能、光能、电能等物理因素以及酸碱度、相转变反应和鳌合反应等化学因素)能自动恢复原始形状的现象.[1]自1960年美国海军试验室Tueher等人首次发现Ni-Ti合金中的形状记忆效应以来.形状记忆材料在世界范围内引起了广泛的关注.其研究取得了巨大的进展。形状记忆材料包括形状记忆合金(SMA).形状记忆陶瓷(SMC)和形状记忆聚合物(SMP) 。其中形状记忆合金前在基础研究和应用开发研究方而取得了巨大进展.己在航空、航天、医学、工程及人们日常生活领域中得到了广泛的应用。然而形状记忆聚合物在1984年才取得第一个专利.但由于其具有变形量大.赋形容易.形状响应温度便于调整。且还有保温、绝缘性能好、不锈蚀、易着色、可印刷、质轻价廉等特点.都是SMA所无法比拟的.因而SMP以后来者居上的身份成为目前热门的功能材料之一。[2] 自法国的ORKEM公司1984年开发出第1例形状记忆聚合物(SMP)聚降冰片烯以来.目前得到应用的形状记忆高分子材料己有聚降冰片烯、反式1. 4-聚异戊二烯、苯乙烯丁二烯、聚氨酯等.此外含氟高聚物、聚己内酯、聚酰胺等也具有形状记忆功能。在许多材料之中.形状记忆聚氨酯以其优异的性能成为SMP研究的热点，与其他SMP相比.形状记忆聚氨酯( SMPU)具有下列优点: (1)具有热塑性.加工容易;( 2)原料配比变化多.形状恢复温度在-30~70℃，易于调整;(3)可任意着色.色彩丰富;(4)变形率大.最大可达400% ; ( 5)质轻.相对密度约为1. 1~1.2;(6)成本低.为形状记忆合金的1/ 10以下（7）分子链上含有极性基团.便于改性以提高其综合性能。 [3] 关键词:形状记忆聚合物, 聚氨酯,智能; 表一：各种记忆材料的性能特征 二.原理 2. 1形状记忆聚氨酯的理论模型 日本的石田正雄认为:热致形状记忆聚合物可看作两相结构.即由记忆起始形状的固定