环氧改性聚氨酯弹性体的透湿性研究

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1、环氧树脂改性聚氨酯弹性体的透湿性研究吴贻清庞坤玮黎艳飞区志敏（广州华南理工大学华工百川科技有限公司，广东广州510640）摘要简单介绍了聚合物和聚氨酯的透湿性机理，就TDI型和MDI型的聚氨酯弹性体(PUE)在经过环氧树脂改性前后的透湿性进行了比较，实验结果显示，加入环氧树脂进行改性后，MDI型PUE的透湿系数有明显的降低,而TDI型PUE的透湿系数无明显改变。关键词聚氨酯弹性体；环氧改性；透湿性；自由体积前言目前，国内用聚氨酯弹性体（PUE）做密封材料用于水中场合的研究不多，这主要是因为影响聚氨酯透湿性的因素是互相关联而且

2、多样化的，要取得各种性能和透湿性能之间的平衡具有一定的难度。如果聚氨酯的透湿性能达到水下封装应用的要求，在石油勘探，水下电子产品保护，船舶工业等领域将有大量的应用，对于拓展聚氨酯弹性体的应用领域具有重要的现实意义。聚氨酯弹性体具有微相分离的物理结构特征，水分子在聚氨酯弹性体中的渗透并没有过多地涉及到化学变化，而是与聚氨酯的自由体积即微相分离程度有密切的关系。环氧树脂（EpoxyResin）具有很强的内聚力，分子结构致密，水蒸气透过率极低，因此，本实验选择环氧树脂作为提高聚氨酯弹性体水蒸气密封性能的改性物。1实验部分1.1实验

3、原料聚四氢呋喃醚二醇（PTMG），相对分子质量1000、2000，日本三菱化学株式会社；二苯基甲烷-4，4′-二异氰酸酯（MDI-100），烟台万华聚氨酯股份有限公司；甲苯二异氰酸酯（TDI-100），德国Bayer公司；1，4-丁二醇（BDO），工业级，山西三维集团股份有限公司；E-300(3,5-二甲硫基-2,4甲苯二胺80%，3,5-二甲硫基-2,6甲苯二胺20%)，淄博方中化工有限公司；环氧树脂E-42，市售。1.2弹性体的制备1.2.1预聚体的合成将聚四氢呋喃醚二醇在100～110℃下真空脱水2～3h，冷却至50℃

4、，缓慢1加入计量的异氰酸酯组分，自然升温30min左右，并在80±2℃下保温反应2～3h，取样分析NCO含量，分析值与设计值基本相符后，充氮气密封保存备用。然后再分别从这两种体系的预聚体中取出计量的物料，升温至80℃，加入计量的环氧树脂，80±2℃下混合30min,分别得到加有环氧树脂的TDI型预聚体（编号为TDI-EP）和MDI型预聚体（编号为MDI-EP）。1.2.2弹性体的制备称取一定量的预聚体，在设定的温度下加入计量的扩链剂，快速混合,脱泡后浇注到预热的模具中，待达到凝胶点时，加压硫化30～50min，脱模，并在60

5、℃的烘箱中后硫化16h，即得所需弹性体试片。试片于室温下放置7天后测其物理机械性能及透湿性能。1.2.3性能测试力学性能测试：拉伸强度、伸长率及定伸应力按GB/T528—1998标准进行测定；撕裂强度按GB/T529—1999标准进行测定；邵A硬度按GB/T531—1999标准进行测定；回弹性按GB/1681—1991标准进行测定。透湿性测试：按照GB/T1037-1988A法进行测定。2结果与讨论本实验固定低聚物多元醇为相对分子质量2000的PTMG,环氧树脂用E-42，照1.2步骤制备弹性体,测试力学性能和透湿性能。2.

6、1环氧树脂改性后聚氨酯弹性体的力学性能测试见表1，表1环氧改性后PUE力学性能测试项目硬度300％定拉伸强度扯断伸长撕裂强度回弹试样（邵A）伸（MPa）常温（MPa）率（％）（KN/m）（％）TDI-EP805.138.02734.714133MDI-EP8519.1622.11311.14424TDI-EP——环氧改性TDI型聚氨酯弹性体；MDI-EP——环氧改性MDI型聚氨酯弹性体。2.2透湿性能测试在国家包装产品质量监督检验中心（济南）进行，按照GB/T1037-1988A法进行测试，每组有测试样品三片，测试结果取算术

7、平均值。测试结果见表2，2表2四种PUE的水蒸气透过量和透过系数样品编号TDI-PUETDI-EP-PUEMDI-PUEMDI-EP-PUE测试结果透湿量434431182（g/m·24h）-7-7-7-7透湿系数（g·8.159×107.679×105.759×103.360×102cm/cm·h·mmHg）注：TDI-PUE——未经改性TDI型聚氨酯弹性体；TDI-EP-PUE——环氧改性TDI型聚氨酯弹性体(此两者扩链剂皆为E-300)；MDI-PUE——未经改性MDI型聚氨酯弹性体；MDI-EP-PUE——环氧改性M

8、DI型聚氨酯弹性体(此两者扩链剂皆为BDO)。由于实验数据较少，仅从表2数据可看出，在本实验条件下，环氧树脂改性TDI型PUE对水蒸气透过量和水蒸气透过系数无明显影响，而对MDI型PUE则有明显的降低。[2]3透湿测试原理简介3.1透湿系数测定水蒸气透过量和水蒸气透过系数按照GB/T103