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有机杂化聚氨酯乙烯基树脂的制备及性能研究

作　者: 陈蓉蓉
导　师: 李占双
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 应用化学
关键词: 聚氨酯乙烯基树脂受阻胺阻尼性能
分类号: TQ323.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

近年来,阻尼材料已广泛应用于建筑产业、家用电器、仪器仪表和军事装备等领域的减震降噪。粘弹性材料由于其结构的特殊性和可设计性而广泛用作阻尼材料,它是利用高分子材料的粘弹性,把机械振动能转变为热能耗散掉,从而达到减震降噪的目的。但是一般高分子材料的玻璃化转变温域窄,而高聚物的阻尼性能依赖于玻璃化温度,从而限制了高聚物的应用范围。为了获得损耗峰高、有效阻尼温域宽的阻尼材料,减少阻尼材料对玻璃化温度的依赖性,本论文主要做了以下几个方面的研究：选择合适的原料作为高分子阻尼材料的基质。采用预聚体法,以聚氧化丙烯二醇为软段,甲苯二异氰酸酯为硬段合成聚氨酯(PU)；选择环氧丙烯酸酯和丙烯酸酯类单体共聚合成乙烯基树脂(VER)。最终将二者复合互穿合成最终的高分子材料基体。研究了二元复合阻尼材料,包括有机杂化聚氨酯(PU/DZ)二元阻尼材料和聚氨酯乙烯基树脂(PU/VER)二元阻尼材料的制备,并对其阻尼性能进行研究。通过DSC、XRD、DMA及IR对PU/DZ杂化材料分析,表明聚氨酯和小分子DZ属于半相容性体系,小分子DZ上的N与PU分子链上的α-H形成分子间氢键而大量聚集,富集成相,产生相分离,在DMA曲线上出现新的阻尼损耗峰,拓宽材料的有效阻尼温域。同时,实验采用两步法合成PU/VER二元阻尼材料,对各种合成助剂的加入量进行讨论研究,当选择BMA作为VER共聚单体,PU/VER组成比为60：40时二元阻尼材料的阻尼性能最佳。论文制备出新型有机杂化聚氨酯乙烯基树脂三元阻尼材料,通过讨论了PU/VER与有机小分子DZ之间形成的有机杂化三元复合材料的相容性、粘弹性以及内部作用机理,发现三元体系的内部作用机理与二元体系不同。结果表明：PU/VER/DZ三元体系是一个相容体系,虽然最高阻尼峰值低于PU/VER二元体系,但是在储能模量和耗能模量上,三元体系都明显高于二元体系。研究发现DZ分子上的N可能与PU和VER大分子链之间同时形成了“桥式”氢键作用,在玻璃化转变区域,这种“桥式”氢键的断裂和重建的速率达到了极值,产生大量的能量损耗,使其在玻璃化转变区域具有优异的阻尼减振能力。将三元材料进行变温变频分析,研究高聚物材料阻尼性能随频率变化的趋势,并通过时温等效原理计算出其储能模量随着频率的变化曲线,为实际应用提供理论基础。

全文目录

摘要  5-7
Abstract  7-12
第1章绪论  12-29
  1.1 阻尼减震技术  12-17
    1.1.1 阻尼的定义与作用  13-14
    1.1.2 阻尼材料分类及影响因素  14-17
  1.2 高分子阻尼材料的发展现状  17-27
    1.2.1 高分子阻尼材料的阻尼机理  17-19
    1.2.2 阻尼性能的评价与测定方法  19-20
    1.2.3 选择共混或共聚来改善阻尼性能  20-21
    1.2.4 互穿聚合物网络阻尼材料  21-24
    1.2.5 有机杂化阻尼材料  24-27
  1.3 课题背景  27-29
    1.3.1 研究目的和意义  27-28
    1.3.2 主要研究内容  28-29
第2章实验部分  29-41
  2.1 实验试剂及仪器  29-30
    2.1.1 实验试剂  29
    2.1.2 实验仪器  29-30
  2.2 PU网络的制备及性能研究  30-35
    2.2.1 原料添加量的计算  30-32
    2.2.2 PU网络的制备  32-34
    2.2.3 PU的性能研究  34-35
  2.3 VER的制备及其阻尼性能  35-39
    2.3.1 VER网络的制备  35-37
    2.3.2 VER的阻尼性能  37-39
  2.4 测试与表征  39-40
    2.4.1 红外光谱(FT-IR)测试  39
    2.4.2 动态力学性能测试  39
    2.4.3 玻璃化温度(Tg)的测定  39
    2.4.4 扫描电子显微镜(SEM)  39
    2.4.5 X-射线衍射分析(XRD)  39-40
    2.4.6 硬度测试  40
  2.5 本章小结  40-41
第3章二元阻尼材料的制备及阻尼性能  41-67
  3.1 聚氨酯基二元有机杂化材料的制备及性能考察  41-54
    3.1.1 有机小分子功能添加剂  41-43
    3.1.2 PU基二元有机杂化材料的制备  43-44
    3.1.3 PU基二元有机杂化材料相容性研究  44-46
    3.1.4 PU基二元有机杂化材料粘弹性研究  46-49
    3.1.5 PU基二元有机杂化材料红外光谱研究  49-51
    3.1.6 PU基二元有机杂化材料作用机理探讨  51-54
  3.2 PU/VER二元阻尼材料的制备及表征  54-63
    3.2.1 预聚物的合成  54-57
    3.2.2 PU/VER二元阻尼材料的制备  57-58
    3.2.3 PU/VER二元制备工艺的研究  58-59
    3.2.4 共聚单体种类对材料阻尼性能的影响  59-62
    3.2.5 PU与VER组成比对阻尼性能的影响  62-63
  3.3 两种二元体系对比分析  63-65
  3.4 本章小结  65-67
第4章三元阻尼材料的制备及表征  67-81
  4.1 有机杂化IPN阻尼材料的制备  67-68
    4.1.1 设计思想  67
    4.1.2 试样制备  67-68
  4.2 有机杂化PU/VER IPN阻尼性能的研究  68-79
    4.2.1 三元材料的相容性研究  68-70
    4.2.2 三元材料的粘弹性研究  70-72
    4.2.3 三元材料的微观分析  72-75
    4.2.4 三元材料的作用机理探讨  75-76
    4.2.5 变温变频分析  76-79
  4.3 本章小结  79-81
结论  81-82
参考文献  82-92
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  92-93
致谢  93

有机杂化聚氨酯乙烯基树脂的制备及性能研究

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