借助原位本体聚合一步法,得要相应稀土/TPU纳米复合材料,开展纳米稀土种类引入方式和引入量等因素对TPU复合材料的组成、微观结构、和性能影响的研究,确定纳米稀土和TPU复合材料制备的工艺。

1.2.1 热塑性聚氨酯弹性体的性能

任何高分子材料的性能均由其结构决定,聚氨酯结构包含化学结构和聚集结构两方面。其性能特点是:它既有橡胶的高弹性、又有塑料的高硬度(硬度可调范围宽)和高强度特性;并具有优异的耐磨性能(其耐磨性是一般橡胶的3~10倍,有“耐磨橡胶之王”之称),优良的耐低温性能和耐化学药品介质腐蚀性能 因此热塑性聚氨酯是一类综合性能优良的高分子合成材料。化学结构即分子链结构,是合成之初配方设计中需要着重考虑的因素;聚集结构是指大分子链段的堆积状态,受分子链结构、合成工艺、使用条件等的影响。热塑性聚氨酯的优异性能如下:

(1)机械性能

TPU具有优异的物理机械性能,拉伸强度、伸长率都比较高。TPU的化学结构与邵氏硬度不同,其拉伸强度亦不同,可以从25 MPa到70 MPa。硬质TPU(Shore 50 D以上)的拉伸强度则较高,软质TPU(Shore 85A以下)的拉伸强度较低。不仅如此TPU的抗撕裂性很好,在很宽的温度范畴内均具有和婉性。聚酯型TPU的耐磨性、抗撕裂性以及拉伸强度、撕裂强度都优于聚醚型TPU;聚醚型TPU合适于对耐水解性、耐微生物降解性和高温性、和婉性要求较高的场所;而通过特别办法分解的聚醚聚酯型TPU同时具备两者的特色,性能愈加优良,可用作消防水管、电缆护套、薄膜等的出产。

(2)热性能

TPU中的软段决定了其低温性能。聚醚型TPU的耐低温性优于聚酯型TPU。TPU的使用温度范围比较有限,聚醚型制品可在-40℃~80℃范围内临时使用,聚酯型使用温度可达100℃,高温下主要由硬段来保护其性能,而且产品硬度越高(即二异氰酸酯和扩链剂越多)其使用温度越高,所以TPU的高温性能还受二异氰酸酯和扩链剂品种的影响。

(3)水解性

室温下TPU可以在水中应用几年而且性能无显明变化;但在80℃时,即便只在水中浸泡几周或几个月,TPU的机械性能便会受到很大影响。软段的构造与TPU的水解稳固性有关,聚酯型TPU用碳化两亚胺加入维护后其耐水解性有所进步,而聚醚酯和聚醚型TPU在高温下的耐水解性绝对会好很多,因为TPU的硬段存在憎水性,因而跟着TPU硬段的增加其水解稳固性也变好。

(4)耐化学品性

  TPU对酸碱较迟钝,室温下便能被弱酸、弱碱缓慢侵蚀;高温下TPU不耐浓酸浓碱。TPU的耐油性(如矿物油、柴油、光滑油)非常优异;但关于某些工业用油及光滑油,因其中有加助剂,故在高温下能够侵蚀TPU。TPU中氯代烃或芬芳烃(比如甲苯)会严重溶胀,溶胀水平取决于TPU的结构。聚酯型比聚醚型的溶胀小,硬质比软质的溶胀小。某些极性溶剂,比如丁酮、四氢呋喃、二甲基甲酰胺,可以部分或完全将TPU溶解。软质线性TPU可以溶解在丁酮/丙酮混合溶剂中作为粘合剂使用;硬质线性TPU溶解后可以用作织物、皮革的涂饰剂。

聚醚聚氨酯的性能:聚醚聚氨酯广泛应用于复合固体推进剂的粘合剂基体,如叠氮推进剂和N EPE (硝酸酯增塑的聚醚) 推进剂的粘合剂分别为聚叠氮缩水甘油醚(GAP) 和聚乙二醇(PEG) [4]。聚醚聚氨酯由于主链上具有许多醚键-O-,其柔性和耐水性都优于聚酯聚氨酯。但其水解稳定性仍不够理想, 不宜在潮湿的环境中长期使用,而且粘结强度偏低。通过共混改性可以改善聚醚聚氨酯的性能,尤其是力学性能,从而提高其在复合固体推进剂中的作用效果。聚醚聚氨酯中,其硬段的NH不仅可与其本身的C=O形成氢键,也可与软段的-O-形成氢键。用PTMEG制成的聚氨酯产品,其拥有优异的硬度和拉升强度,良好的耐寒性、低温柔软性、耐水解性等,被誉为“聚氨酯制品之王”。

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