三聚氰胺型固化剂的制备及对聚氨酯弹性体性能的影响

来源 :青岛科技大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:yulingjie2006
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聚氨酯弹性体材料具有优异于橡胶和塑料的高耐磨性能、高回弹性能、高的断裂伸长率等;应用于航空航天、深海探测各个领域,但是耐温性较差,在火灾发生时很容易燃烧;针对这一问题,本论文设计合成了一种三聚氰胺型聚氨酯固化剂,把三聚氰胺中耐高温的三嗪环结构引入到聚氨酯弹性体中,从而增加了聚氨酯弹性体的阻燃性能。本次设计不同于向弹性体中添加阻燃剂,添加型阻燃剂以分散相存在于弹性体中,很容易使聚氨酯弹性体的物理力学性能遭到破坏,而三聚氰胺型聚氨酯固化剂则是对三聚氰胺进行系列的化学结构改性,得到具有能够参与聚氨酯预聚体交联反应的官能团结构的一种新型固化剂,它是通过化学反应的方式将耐温结构引入到了弹性体中,不仅没有破坏聚氨酯弹性体材料物理力学性能,还增加了弹性体的耐温性。(1)通过利用三聚氰胺与甲醛溶液进行羟甲基化反应制备得到系列的羟甲基化三聚氰胺,调节物料的摩尔比得到常温下性质稳定的三羟甲基化三聚氰胺,再利用产物上的-OH和苯甲酰氯按照摩尔比1:1的条件下进行酯化反应,破坏掉三羟甲基化三聚氰胺中三个-OH的规整结构,得到具有两个-OH结构的三聚氰胺型聚氨酯固化剂(MFBC)。(2)采用PTMG、聚酯218、PCDL分别与TDI反应制备得到不同TDI体系的聚氨酯预聚体,再利用MOCA和MFBC对预聚体进行扩链交联,得到聚氨酯弹性体,对弹性体进行热分析测试。结果表明:MFBC固化剂相比于MOCA固化剂,能够有效的推迟弹性体燃烧过程中热释放速率峰值发生的时间,其中TDI+PTMG体系推迟了110s,TDI+聚酯218体系推迟了180s,TDI+PCDL推迟了90s,但是MFBC固化的TDI体系烟释放速率和烟总释放量比用MOCA固化剂要高,燃烧过程中质量变化速率上下波动较大,且燃烧成炭以后的炭层结构容易遭到破坏。(3)分别使用不同多元醇和MDI反应得到聚氨酯预聚体,再用MOCA和MFBC对预聚体进行固化,得到不同多元醇和不同固化剂体系的MDI型聚氨酯弹性体。热分析测试结果表明:MFBC固化剂比MOCA固化剂能够延迟热释放速率峰值发生的时间,并且能够降低热释放速率的峰值,对于MDI+PTMG体系,热释放速率降低了100kW·m~2,对于MDI+聚酯218体系,热释放速率峰值降低了350 kW·m~2;但烟释放速率和烟总释放量比MOCA高,且燃烧后炭层不均匀。(4)对比不同体系的TDI型和MDI型聚氨酯弹性体,由于异氰酸根含量的变化,MDI异氰酸根含量为33.6%,TDI异氰酸根含量为48.2%,导致MDI型弹性体燃烧过程中热释放速率峰值比TDI型弹性体高180 kW·m~2,MDI体系聚氨酯弹性体比TDI体系聚氨酯弹性体更容易燃烧。
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