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丁腈羟聚氨酯密封胶的制备与性能
添加:2015-3-31 13:26:56    游览:2403    来源:www.aosailuo.com

  端羟基液体丁二烯-丙烯腈共聚物(简称丁腈羟,HTBN),可用过氧化氢引发合成,国外己商品化,国内有兰州化工研究院批量生产。由液体丁腈羟制备的聚氨酯弹性体具有较高的拉伸强度和粘接强度,良好的耐水、耐油性能。由于HTBN的价格较高,以前多为军用,近来也有关于HTBN与MDI反应涂制可剥离胶带的报道,但未见有关用 于密封材料的报道。HTBN与多异氰酸酯反应制备密封胶,其粘接强度、拉伸强度和耐水耐油性能是重要的性能指标。本实验以多亚甲基多苯基多异氰酸酯(PAPI)为固化剂,N,N-二羟丙基苯胺(BHPA)为扩链剂,制备丁腈羟聚氨酯弹性体,并对其耐水、耐油性能进行了研究。

  1 丁腈羟聚氨酯密封胶实验部分

  1.1 原料

  丁腈羟(HTBN),相对分子质量2019,羟值0.851mmol/g,兰州化丄研究院;多亚甲基多苯基多异氛酸酯,牌号PAPI27,工业品,美国Dow化学公司;N,N-二羟丙基苯胺(BHPA),纯度98%,自制。

  1.2 制备

  HTBN、PAPI和BHPA按设定的化学配比,于70℃下混合均匀,脱气后浇注成薄片,并做成粘接试样。在一定温度下固化24h。粘接试样的材质为碳钢。

  1.3 测试

  用英国产INSTRON-1121型材料试验机,按标准GB1701-81测试拉伸强度;按标准GB7121-86测试剪切强度。

  2 结果与讨论

  2.1 固化温度对密封胶性能的影响

  异氰酸酯中的NCO基团与HTBN和BHPA中的OH基团之摩尔比值简称R值。当R值为1.0、BHPA与HTBN的摩尔比为1.0时,试样的固化温度分别选为60、70、80、90及100℃。

  拉伸强度和剪切强度随密封胶固化温度的提高而增加,伸长率变化不大。当固化温度为100℃时,拉伸强度达6.5MPa,剪切强度达8.2MPa、永久变形为0。故选择温度在100℃、固化时间24h为以下几个实验的固化条件。

  2.2 R值对密封胶性能的影响

  在不含扩链剂的情况下,考察R值对密封胶性能的影响。实验结果表明,在温度 100℃、时间24h的固化条件下,改变R值对伸长率的影响较大,当R值为1.0时,聚氨酯弹性体的拉伸强度和剪切强度较高,并具有适当的伸长率。另外,改变R值对永久变形几乎没有影响。

2.3 扩链剂用量对密封胶性能的影响

  BHPA是聚氨酯常用的扩链剂,其用量对聚氨酯密封胶粘接性能及固化试片机械性能的影响如图1~图5所示。从图1~图5可以看出,当R值为1.0时,BHPA用量增加,即BHPA与HTBN的摩尔比n(BHPA):n(HTBN)增大时,拉伸强度、剪切强度和硬度变大,但伸长率降低,并且BHPA用量高时,永久变形也增加。因此,为了获得较好的性能平衡,本密封胶体系选取R值为1.0、n(BHPA):n(HTBN)为1.0。

图1 扩链剂用量对聚氨酯密封胶粘结性能的影响
图1 扩链剂用量对聚氨酯密封胶粘结性能的影响

图2 扩链剂用量对弹性体拉伸强度的影响
图2 扩链剂用量对弹性体拉伸强度的影响

图3 扩链剂用量对聚氨酯弹性体伸长率的影响
图3 扩链剂用量对聚氨酯弹性体伸长率的影响

图4 扩链剂用量对聚氨酯弹性体硬度的影响
图4 扩链剂用量对聚氨酯弹性体硬度的影响

图5 扩链剂用量对弹性体永久变形的影响
图5 扩链剂用量对弹性体永久变形的影响

  2.4 密封胶的耐介质性能

  将密封胶固化所得的弹性体薄片及采用该密封胶粘接的碳钢搭接试样浸入30#机油和水中,测试增重率(失重率)和剪切强度保留率。密封胶在油和水中重量变化率很小。试样在水中浸泡一个月后,剪切强度保留率大于90%;在油中浸泡一个月后,剪切强度保留率大于85%,说明这种聚氨酯密封胶性能稳定,粘接牢靠。

   3 结论

  丁腈羟聚氨酯具有较高的粘接强度、拉伸强度及耐介质性,因而适合于特定情况下做密封胶。本实验丁腈羟聚氨酯密封胶的最佳固化条件为100℃、24h。密封胶的配方中n(BHPA):n(HTBN)为1.0、R值为1.0时,密封胶具有良好的性能,拉伸强度、剪切强度、伸长率及耐介质等性能都较好,并且永久变形不大。

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