受阻酚封端聚氨酯阻尼材料的結(jié)構(gòu)與性能研究

譚雄文

摘? ?要：聚氨脂是一種性能比較良好的阻尼和水吸收材料，聚氨脂通常需要通過兩步法合成，將—NCO基聚氨酯預(yù)聚物進(jìn)行合成之后，再按照實(shí)際需求，加入擴(kuò)鏈劑等，得到一個(gè)完整的聚氨酯彈性體。在—NCO基聚氨脂預(yù)聚物上有比較大的活性反應(yīng)，但是儲(chǔ)存穩(wěn)定性十分低，所以，在實(shí)際運(yùn)用過程中，通常都是使用酚、內(nèi)酰胺等來對(duì)預(yù)聚物進(jìn)行封端。受阻酚則是屬于酚羥基的一種化合物，在人們比較熟悉的橡膠和塑料制品中應(yīng)用十分廣泛。21世紀(jì)初就有研究者將受阻酚加入到聚合物當(dāng)中，將聚合物的阻尼性能進(jìn)行了高程度的提升，形成了阻尼材料。

關(guān)鍵詞：受阻酚;封端;聚氨酯阻尼材料;結(jié)構(gòu)性能

目前，阻尼材料在制備的過程中所使用到的工藝還是物理化學(xué)混合法，其中主要包含了直接供分法、乳液共分法和熱壓法等，為了能夠在更大程度上提高聚氨脂阻尼材料的結(jié)構(gòu)和性能，就必須將其工藝進(jìn)行完善和優(yōu)化。本課題主要選擇了兩種受阻酚來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在受阻酚封端—NCO基聚氨酯預(yù)聚物進(jìn)行封端所得到兩種儲(chǔ)存性比較好的受阻聚合物之后，再使用專門的固化劑將其固化，從而實(shí)現(xiàn)工藝上的改善，同時(shí)也得到更多聚氨脂阻尼材料的制備方法[1]。

1? ? 受阻酚封端聚氨酯阻尼材料的試驗(yàn)

1.1? 封端聚氨酯預(yù)聚物的準(zhǔn)備

甲苯二異氰酸酯和聚苯醚進(jìn)行反應(yīng)之后，會(huì)逐漸生成—NCO聚氨脂酸預(yù)聚物，當(dāng)預(yù)聚物和受阻酚融合之后也會(huì)發(fā)生一定的反應(yīng)，即封端反應(yīng)，最終就會(huì)得到受阻酚封端預(yù)聚物。在對(duì)受阻酚進(jìn)行取量之后，將其放于燒杯中，再加入少量的乙酸丁酯，把燒杯放在烘箱當(dāng)中，將其溫度調(diào)整至135 ℃，等到粉末全部融化之后再取出來備用。然后工作人員再按照規(guī)定的量將甲苯二異氰酸酯和丙烯酸丁酯分別放在攪拌器、漏斗和冷凝管當(dāng)中，把油浴的溫度調(diào)整到65 ℃，按照NCO/OH的物質(zhì)的量比2∶1，通過漏斗將聚苯醚滴入3個(gè)實(shí)驗(yàn)器材當(dāng)中，同時(shí)進(jìn)行攪拌，3 h后可以得到預(yù)聚物。溫度始終控制在70 ℃，再加入0.1%的三乙胺催化劑后，可以逐漸加入受阻酚AO-80或者AO-2246，14～15 h之后，就可以得到設(shè)計(jì)過的受阻酚封端聚氨脂預(yù)聚物。

1.2? 試樣的準(zhǔn)備

把受阻酚封端聚氨脂預(yù)聚物和593固化劑按照固定的量進(jìn)行混合之后，加入消泡劑均勻攪拌，將其進(jìn)行真空抽氣泡20 s，再把預(yù)聚物澆鑄在乙烯板上，固化24 h，最后存放在40 ℃的溫度環(huán)境下7 d，就可得到一個(gè)性能較高的試樣[2]。

1.3? 分析和測(cè)試

在封端聚氨酯預(yù)聚物的傅里葉變換上，使用紅外光譜儀器來進(jìn)行測(cè)定，并且還采用了涂膜方法，在測(cè)試波數(shù)的時(shí)候，將其范圍固定在400～4 000 cm-1，分辨率大約是0.8 cm-1。在動(dòng)態(tài)力學(xué)性能上使用到了專業(yè)的分析儀來進(jìn)行測(cè)定，而測(cè)定的模式主要是矩形拉伸，頻率大約是1 Hz，溫度的上升速度是3 ℃/s，而溫度的測(cè)試范疇則固定在了﹣80～100 ℃。在試樣的尺寸上將其設(shè)定為50 mm×6 mm×2 mm，在試樣的差示掃描熱分析上，則應(yīng)用進(jìn)了熱重分析儀，溫度的升高速度大約是10 ℃/s，將純度比較高的氮作為具體的保護(hù)氣體。在試樣的掃描上則運(yùn)用了電子顯微器，把試樣放在專門的試驗(yàn)液體中就可以觀察到具體的形態(tài)變化。

2? ? 結(jié)果和討論

2.1? 受阻酚封端聚氨酯阻尼材料的DSC分析

當(dāng)AO-80的熔點(diǎn)是122.5 ℃時(shí)，AO-2246的熔點(diǎn)是128 ℃。在122.5 ℃周圍存在融放熱峰，在聚氨酯阻尼材料當(dāng)中卻沒有看見任何融放熱峰。在128 ℃的周圍也有融放熱峰，但是，在阻尼材料中依舊沒有看到融放熱峰。這足以看出，受阻酚在分子水平分散的過程中所制備出來的所有式樣都有比較好的相容性[3]。

2.2? 受阻酚封端聚氨酯阻尼材料的SEM分析

本課題主要對(duì)受阻酚封端聚氨酯阻尼材料放大2 000倍之后的照片進(jìn)行分析，最終的結(jié)果表示，不管是選擇了聚苯醚-1000作為反應(yīng)原料，還是使用聚苯醚-2000作為反應(yīng)原料，受阻酚AO-80和AO-2246都有十分優(yōu)良的性能，并不會(huì)有任何明顯的結(jié)晶，這也意味著不管是使用AO-80，還是使用AO-226，都具有比較好的實(shí)驗(yàn)價(jià)值。

3? ? 各大因素對(duì)于受阻酚封端聚氨酯阻尼材料尼性能的影響分析

3.1? 用量對(duì)于阻尼性能的影響

在實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，會(huì)一步步地增加AO-2246的用量，實(shí)驗(yàn)的樣本中玻璃化轉(zhuǎn)變溫度也會(huì)隨之增高，而在這個(gè)過程當(dāng)中最大阻尼因子和TR等都會(huì)有所變強(qiáng)。受阻酚AO-2246用量為50%的時(shí)候，實(shí)驗(yàn)樣本中最大的阻尼因子大約是2.79，TR高達(dá)71.2 K，所以，足以證明，AO-2246對(duì)于阻尼材料的性能影響較大，AO-2246的使用對(duì)于阻尼性能的影響十分顯著。將兩者進(jìn)行結(jié)合之后來看，隨著受阻酚用量的不斷增加，聚氨脂的峰值也會(huì)產(chǎn)生比較大的改變，并且，阻尼的溫度范圍會(huì)變得越來越寬，性能也會(huì)有很大的提升。當(dāng)受阻酚封端的聚氨酯預(yù)聚物在固定的溫度環(huán)境之下加入固化劑之后，其活性度就會(huì)受到一定的制約，而聚氨脂也會(huì)逐漸形成交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，參與封端的很多受阻酚也會(huì)從分子鏈當(dāng)中隔離出來，從而分散到網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中來，這樣一來，就能夠在一定程度上將受阻酚的結(jié)晶進(jìn)行隔離，從而減少了明顯結(jié)晶的形成。在這個(gè)過程中，將機(jī)械能逐漸轉(zhuǎn)換成為熱能，從而在最大程度上將阻尼性能提高[4]。

3.2? 不同的封端對(duì)于阻尼性能的影響

如果AO-2246的分子質(zhì)量是340，那么AO-80的相對(duì)質(zhì)量就是741，如果兩者的相對(duì)分子質(zhì)量是一樣的話，那么AO-2246的物質(zhì)量就會(huì)比AO-80要高一些，因此，AO-2246當(dāng)中的分子數(shù)量就會(huì)比AO-80的數(shù)量要多很多，最終所生成的氫鍵也較多。而這也充分的說明AO-2246更能夠突出阻尼性能的改善，如果AO-80當(dāng)中的分子內(nèi)含C=O，那么羥基所形成的氫鍵密度也會(huì)有所降低。所以，將AO-80和AO-2246進(jìn)行比較之后發(fā)現(xiàn)，AO-2246更能夠提升阻尼材料的性能。

3.3? 相對(duì)分子質(zhì)量對(duì)于阻尼性能的影響

在試驗(yàn)中使用到了AO-80封端和AO-2246封端，在發(fā)現(xiàn)聚苯醚-2000所合成的是試驗(yàn)樣本當(dāng)中最大的損耗因子要比聚苯醚-1000所合成的損耗因子要高，聚苯醚-1000所合成的樣本在玻璃化轉(zhuǎn)變溫度上則要比2 000要高一些。在對(duì)兩者進(jìn)行詳細(xì)的比較之后發(fā)現(xiàn)，雙方對(duì)于阻尼溫度的影響差別并不大，聚苯醚相對(duì)分子質(zhì)量是1 000的實(shí)驗(yàn)樣本當(dāng)中的內(nèi)耗峰值很明顯要比2 000寬一些，這也準(zhǔn)確地說明了組分的相容性要差一些[5]。

4? ? 結(jié)語

在受阻酚封端聚氨酯阻尼材料的試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，受阻酚的用量、不同的封端以及相對(duì)的分子質(zhì)量等都會(huì)對(duì)阻尼材料的性能造成一定的影響，并且，伴隨著受阻酚AO-80和AO-2246的使用量增加，阻尼因子也會(huì)隨之增加，最終玻璃化溫度會(huì)提升，這也意味著阻尼材料的性能提升了。使用新工藝來制備聚氨酯阻尼材料，實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，AO-80和AO-2246都有著比較好的相容性，也不會(huì)產(chǎn)生明顯的結(jié)晶。

[參考文獻(xiàn)]

[1]李連震，李琳琳，管 勇，等.不同無機(jī)填料對(duì)聚氨酯阻尼材料性能的影響[J].化工進(jìn)展，2019，38（8）：3 795-3 800.

[2]任小逆，洪 玲，高琛琪，等.自流平聚氨酯的制備及阻尼甲板的降噪性能[J].應(yīng)用化學(xué)，2018，35（10）：1 215-1 221.

[3]劉吟松，晏 欣，李 亮，等.受阻酚封端聚氨酯/環(huán)氧樹脂共混物阻尼材料的結(jié)構(gòu)與性能[J].高分子材料科學(xué)與工程，2018，34（1）：79-82，88.

[4]周海軍，張曉蕾，周萌萌，等.聚氨酯阻尼材料及其約束阻尼結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)性能[J].工程塑料應(yīng)用，2017，45（11）：35-39.

[5]劉吟松，晏 欣，李 亮，等.受阻酚封端聚氨酯阻尼材料的結(jié)構(gòu)與性能[J].高分子材料科學(xué)與工程，2017，33（9）：72-76.