双螺杆反应挤出连续合成热塑性聚氨酯的研究

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1、东华大学硕士学位论文双螺杆反应挤出连续合成热塑性聚氨酯的研究姓名：刘结申请学位级别：硕士专业：材料加工工程指导教师：余木火;陈惠芳2002.3.1双螺杆反应挤出连续合成热塑性聚氨酯的研究摘要＼(鸷塑性聚氨酯TPU是目前所有弹性体中性能最好的品科1之一，属于典型的高性能新材料，纤维级TPU对产品质量要求非常高，目前国内还没有生产，～，国外大的TPU生产公司也正在投入大量的人力和物力开发。采用最先进的双螺杆反应挤出法连续合成纤维级TPU，推动其产业化进程，这一课题有着重要的现实意义。丫本论文的研究工作主要分为以下三部分：1)采用一步法本体聚合在三口烧瓶中合成TPU，

2、对纤维级TPU的分子设计和性能的影响因素方面开展了大量基础研究工作2)建立了双螺杆中试系统，对双螺杆反应挤出连续合成TPU工艺进行了研究；3)对TPU／粘土纳米复合材料的合成进行了初步的探索。i通过在三1：3烧瓶合成TPU，对TPU样品的力学性能、耐热性和可—∑．纺性进行了测试，研究了反应温度、不同扩链剂和硬段含量对TPU力学性能的影响，结果表明：釜式法合成聚酯型TPU适宜的反应温度为60～100℃；脂肪族二元醇扩链剂随着其亚甲基-CH。一数目的增加，TPU的拉伸性能出现一个最佳值；硬段含量低的TPU其强度低而断裂延伸率较大，硬段含量高的TPU其强度高而断裂延伸

3、率低；聚酯型T})L的耐温性和可纺性较好，甚至好于进口样品。在双螺杆反应挤出连续合成TPU的研究过程中，在：L程上解决了：1)合成工艺路线。独创地提出了半预聚体混合法的工艺流程，解决了计量过程中的各种问题，而且该工艺的特点是可以通过简单地调整二r艺，连续生产出任意硬度的TPU产晶；2)设备设计、安装和调试：3)工艺条件的研究(包括：原料的准备，计量，螺杆元件的设计组合、螺杆各区温度的控制以及停留时间的控制)。通过1系列：[程方面的研究，我们合成出透明的TPL，可以采用热塑性塑料的各种加工方法制成透明制品，据初步调查，我们是目前国内第一‘家能合成出热塑性透明Pu产

4、品的研究机构。TPU性能测试结果显示：利用该工艺合成的TPU产品已达到甚至超过国内外同类产品的力学性能，邵氏硬度A83的TPU产品，其拉伸强度达到28．9MPa，断裂伸长率达到706％。试生产的纤维级TPU切片经纺丝试验证明可纺性良好，但退绕性可以通过选择合适的纺丝油剂得到进一步改善。采用现有的工艺合成TPU／粘土纳米复合材料具有一定的插层聚合效果，但还不能综合提高产品的性能，工艺条件的选择有待进一步的探索。纳米粘土的引入有可能会明显改善TPU的加工性能，而且成型制品表面明显优良。在合成TPU／粘土纳米复合材料时，如何去除纳米粘土中的结合水、结晶水及片层棱角上的

5、羟基，或者如何表征羟基含量是进一步研究TPU／粘土纳米复合材料的合成首要解决的问＼／题。＼。关键词：热塑性聚氨酯、双螺杆反应挤出、纳米科料StudyonContinuousSynthesisofTPUbyTwin—ScrewReactiveExtrusionAbstractThermoplasticpolyurethane(TPU)isoneofhighperformanceContinuoussynthesisofmeltspinnableTPUbytwin—screwreactiveextrusionwasstudiedinthisthesisThework

6、includesthreeparts1．Investigatetheaffectfactorsbysynthesizingsamplesinflasks2．Setuptwin—screwreactiveextrusionsystemandstudy011synthesisprocess3．ExplorethesynthesisofTPU／claynanocompositeInordertostudytheaffectsofreactivetemperature，chainextenderandthehardsegmentcontent．theTPUsamples

7、weresynthesizedinflaskandthemechanicalpropertiesweremeasured．Theresultsshowedthatthesuitablereactivetemperaturewas60～100。CforourTPUsystem；therewasasuitablelengthofchainextenderandasuitablehardseglnentcontent．InthepreparationofTPIJby觚iIl-screwreactiveextruder，wehavefocusonthefolloweng

8、ineeringaspe