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聚氨酯阻尼材料的结构设计和性能研究

作　者: 胡聪
导　师: 姜志国
学　校: 北京化工大学
专　业: 材料学
关键词: 聚氨酯阻尼受阻酚侧链共混填料
分类号: TQ323.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

阻尼材料是一种能吸收振动机械能并将之转化为热能而耗散的新型功能材料。20世纪50年代发展起来的高分子阻尼材料具备的主要性能之一是阻尼温域宽、阻尼因子高。聚氨酯作为阻尼材料的优势在于可以通过调节软硬段的比例而获得宽温域、高性能的阻尼材料。阻尼改性的方法很多,近几年,利用有机小分子与聚合物形成杂化体得到了高性能的阻尼材料,引起了人们的兴趣与注意,并被认为开创了制备高性能阻尼材料的新概念、新方法。这种材料将受阻酚或受阻氨类的有机小分子物质,添加到含有质子受体极性基团的高分子基体之中,利用一定的工艺将其复合到一起。有机杂化阻尼的关键是可逆氢键作用,即受到外界振动时,有机小分子与聚合物之间的某些氢键断裂或减弱,同时又可产生新的氢键,这个过程将动能转化成热能,从而产生阻尼效应。本文在查阅大量前人工作的前提下,提出了一种新的设计理念,即将有机小分子抗氧剂245皂化得到具有一定反应活性的受阻酚基团,通过与多异氰酸酯的反应,合成带有受阻酚侧基的多异氰酸酯,从而制备受阻酚型聚氨酯阻尼材料,讨论了羧基受阻酚及其含量、作为阻尼填料的抗氧剂245以及/n_NCO/n_OH对聚氨酯材料阻尼性能的影响。结果表明,引入羧基受阻酚基团,聚氨酯材料的阻尼性能有很大的提高,并且随着引入的羧基受阻酚含量的增加而提高;并且提高填料抗氧剂245的含量、减小n_NCO/n_OH,聚氨酯材料的阻尼性能增加。此外,本文还讨论了受阻酚的加入方式、软段的变化对聚氨酯材料阻尼性能的影响。本文还初步研究了受阻酚对聚氨酯/聚丙烯酸羟乙酯IPN体系的阻尼性能的影响。本文还根据基团贡献理论设计合成了具有特殊结构的多元醇,以其分别作为合成预聚体的多元醇和固化剂来制备聚氨酯阻尼材料,并研究了自制多元醇对材料阻尼性能的影响。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-12
第一章文献综述部分  12-29
  1.1 本课题相关领域的发展情况  12-19
    1.1.1 高分子阻尼材料的阻尼原理的解释  12-15
    1.1.2 高分子阻尼结构  15-17
    1.1.3 高分子阻尼性能的测试方法和评价  17-18
    1.1.4 聚氨酯阻尼材料的研制  18-19
  1.2 前人的研究成果  19-27
    1.2.1 无机填料阻尼  19-20
    1.2.2 互穿聚合物网络阻尼  20-22
    1.2.3 阻尼分子结构设计  22-24
    1.2.4 压电阻尼  24-25
    1.2.5 有机杂化阻尼  25-26
    1.2.6 液晶聚合物阻尼  26
    1.2.7 电流变阻尼  26-27
  1.3 本课题的创新之处  27-29
    1.3.1 论文选题的立论、目的和意义  27
    1.3.2 本课题的主要研究内容  27-29
第二章芳香多元醇的聚氨酯体系  29-37
  2.1 前言  29
  2.2 实验部分  29-33
    2.2.1 原料  29-30
    2.2.2 仪器设备  30
    2.2.3 聚氨酯阻尼材料的制备  30-32
    2.2.4 分析测试  32-33
  2.3 结果与讨论  33-36
    2.3.1 不同原料配比合成的多元醇的比较  33
    2.3.2 不同软段对PU弹性体阻尼性能的影响  33-34
    2.3.3 交联剂对PU弹性体阻尼性能的影响  34-36
  2.4 小结  36-37
第三章受阻酚改性的聚氨酯阻尼材料  37-59
  3.1 前言  37-38
  3.2 实验部分  38-42
    3.2.1 原料  38-39
    3.2.2 仪器设备  39
    3.2.3 PU弹性体的制备  39-42
      3.2.3.1 一步法加入受阻酚制备弹性体  39-41
      3.2.3.2 两步法加入受阻酚制备弹性体  41-42
    3.2.4 分析测试  42
  3.3 结果与讨论  42-57
    3.3.1 受阻酚的表征  42-43
    3.3.2 一步法加入受阻酚对体系阻尼性能的影响  43-45
    3.3.3 两步法加入受阻酚制备的弹性体的阻尼性能的探讨  45-56
      3.3.3.1 受阻酚对体系阻尼性能的影响  45-47
      3.3.3.2 受阻酚的加入量对阻尼性能的影响  47-48
      3.3.3.3 填料对材料阻尼性能的影响  48-50
      3.3.3.4 交联度对阻尼性能的影响  50-52
      3.3.3.5 受阻酚对含填料体系的影响  52-53
      3.3.3.6 不同的软段成分对材料阻尼性能的影响  53-56
        3.3.3.6.1 不同软段对体系阻尼性能的影响  53-54
        3.3.3.6.2 受阻酚对聚酯型聚氨酯阻尼性能的影响  54-55
        3.3.3.6.3 填料对聚酯型受阻酚体系的影响  55-56
        3.3.3.6.4 受阻酚对聚酯型填料体系的影响  56
    3.3.4 抗氧剂245对纯的聚氨酯体系阻尼性能的影响  56-57
  3.4 小结  57-59
第四章受阻酚改性的HEA/PU互穿体系  59-65
  4.1 前言  59
  4.2 实验部分  59-62
    4.2.1 实验原料  59-60
    4.2.2 实验仪器  60-61
    4.2.3 含有受阻酚的PU/HEA IPN的制备  61
      4.2.3.1 自制受阻酚与丙烯酸羟乙酯的酯化反应  61
      4.2.3.2 弹性体的制备  61
    4.2.4 测试表征  61-62
  4.3 结果与讨论  62-64
    4.3.1 酯化产物的表征  62-63
    4.3.2 含有受阻酚的PU/HEA IPN试样的DMA测试  63-64
  4.4 小结  64-65
第五章结论  65-66
参考文献  66-71
发表的学术论文及科研成果  71-72
致谢  72-73
作者简介  73-74
导师简介  74-76
北京化工大学硕士研究生学位论文答辩委员会决议书  76-77

聚氨酯阻尼材料的结构设计和性能研究

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