PEAMDIHER有机粘土体系TPU的制备工艺及性能分析
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PEAMDIHER有机粘土体系TPU的制备工艺及性能分析,PEA,MDI,HER,有机,粘土,体系,TPU,制备,工艺,性能,分析
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太原工业学院毕业论文开题报告学 生 姓 名：段玉良学 号：102074139系 部：材料工程系专 业：高分子材料与工程论 文 题 目：PEA/MDI/HER有机粘土体系TPU的制备及性能分析指导教师:李振中 2014年3月18日开题报告填写要求1开题报告作为毕业论文答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业论文工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在系审查后生效；2开题报告内容必须用按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见；3学生的“学号”要写全号（如072074123），不能只写最后2位或1位数字；4. 有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 740894数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2009年3月15日”或“2009-03-15”；5. 指导教师意见和所在系意见用黑墨水笔工整书写，不得随便涂改或潦草书写。毕 业 论 文 开 题 报 告一论文研究目的及意义：TPU的特点是耐磨，弹性好，硬度范围广。可以应用很多领域，比如鞋底，汽车配件，密封件，气动管，手机套，线缆护套，等等很多地方都能用。各领域所用的TPU都有其优秀的性能体现，比如说鞋底的TPU超耐磨，耐曲折，防滑。线缆护套的聚醚TPU耐水解，可以添加阻燃剂变成阻燃TPU1。MDI是4,4二苯基甲烷二异氰酸酯（纯MDI）、含有一定比例纯MDI与多苯基多亚甲基多异氰酸酯的混合物（聚合MDI）以及纯MDI与聚合MDI的改性物的总称，是生产聚氨酯最重要的原料，少量MDI应用于除聚氨酯外的其它方面。聚氨酯既有橡胶的弹性，又有塑料的强度和优异的加工性能，尤其是在隔热、隔音、耐磨、耐油、弹性等方面有其它合成材料无法比拟的优点，是继聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯和ABS后第六大塑料(现在已经超越ABS成为第五大塑料），已广泛应用于国防、航天、轻工、化工、石油、纺织、交通、汽车、医疗等领域，成为经济发展和人民生活不可缺少的新兴材料。MDI和TDI互为替代品，都是生产聚氨酯的原料。目前MDI的价格略低一些，且毒性比TDI低，但是在生产泡沫时密度比TDI体系大，MDI形成的聚氨酯产品的模塑性相对较好2。HER：间苯二酚-双（-羟乙基）醚，HER的抗张性能好于HQEE，HER有着较长的釜中寿命，HER的熔点低。与MDI有良好的配合性，能提高弹性体的持久性，收缩率最低，无污染，能够改善HQEE基的加工性能，弹性体能也得到了极大的提高3。本课题采用己二酸（AA）、乙二醇（EG）、二苯基甲烷-4,4-二异氰酸酯（MDI）、扩链剂（HER）及有机粘土为原料，制备出具有不同粘土含量的TPU材料；研究有机粘土体系TPU不同粘土含量对TPU性能的影响。二国内外研究进展：目前国内热塑性弹性体的生产企业质量、品种与国外产品还有一定的差距，存在以下几方急需解决的问题：（1）由于国内的研究与开发起步晚，致使我国所消耗的共混型、硫化型TPU，尤其是一些专用料和品种多数量大的软质TPU主要依赖进口；(2)品种单一，国内产品牌号不多，专门化程度低,适应面窄，材料性能得不到充分体现，使得产品的附加值低，缺乏市场竞争能力；（3）专用改性设备(如共混设备)和个别原材料不配套，甚至必须依靠进口，影响了开发和投放市场的速度，也使得关键技术和材料被国毕 业 论 文 开 题 报 告外控制；（4）不少TPU生产企业规模小，没有品牌度，产品质量不高，产品种类少，研发力量弱，无法进入对企业资质要求较高的行业，如汽车、高档电线电缆领域等。而对于TPU热塑弹性体的产品生产品种更少4。国外企业多为多元化产品生产商，产品涉及聚氨酯产业链多个环节。巴斯夫提供TPU上游原料如MDI、多元醇基础化工材料，同时也生产TPU粒子，并在TPU粒子基础上生产TPU薄膜产品。例如：拜耳材料科技公司的TPU薄膜主要是由其北美材料公司生产的Dureflex系列产品，拜耳材料也生产其他聚氨酯产品。亨斯迈的TPU薄膜产品主要专注于TPU玻璃板材，亨斯迈也提供MDI等基础化工产品。路博润生产多种型号TPU粒子和TPU薄膜产品。所以，国外企业的产品种类较多，TPU薄膜是多种材料产品中之一，产品结构综合性较强5。未来TPU热塑性弹性体合金的研究开发方向将主要包括：(1)相容性对弹性体合金的微观结构和力学性能有重要影响，新型相容剂的制备及增容机理的研究是开发新型热塑弹性体合金研究的重要方向；(2)新型弹性体合金的微观结构和性能研究；（3)新型弹性体合金的高功能化和高性能化研究。对合金表面和界面层的结构进行控制，研制出耐撕裂、耐磨、易粘接涂漆、综合性能优良的新型弹性体合金，另一方面可以添加阻燃剂、导电填料、增塑剂等,经恰当的表面处理及相容剂的共用，得到性能良好的高功能化弹性体材料；（4）新型热塑弹性体合金的制备工艺研究。通过动态硫化、反应增容等制备新型弹性体合金的新工艺技术研究，以及在混炼设备研究上，为了强化混炼效果,开发新型三螺杆挤出机，进一步开发橡塑合金制备新技术6。三本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：研究的问题：本课题以己二酸(AA)、乙二醇（EG）合成的聚酯二元醇（PEA）和4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)为原料，用HER作扩链剂制备硬段含量为30%，分子量为2000，有机粘土含量（1%、3%、5%）不同的TPU；研究PEA/MDI/HER有机粘土体系TPU制备工艺条件；研究如何测试与表征TPU材料性能；研究不同有机粘土含量对该体系TPU性能的影响规律。研究手段：1.采用拉力试验机研究不同粘土含量对TPU力学性能的影响；2.采用旋转流变仪研究不同粘土含量对TPU流变性能的影响；毕 业 论 文 开 题 报 告3.采用XRD、研究不同粘土含量对TPU结晶性能的影响及粘土插层情况分析；4.采用TGA研究不同粘土含量对TPU耐热性能影响；5.采用维卡测量不同粘土含量对TPU对软化点的研究；6.采用偏光显微镜观察不同粘土含量对TPU的结晶的研究。合成聚氨酯的途径：先用己二酸（AA）和乙二醇（EG）按照n：n+1的投料比制成聚酯多元醇，采用两部法来制备TPU，按照PEA:MDI:HER=1:2.5:1.5的投料比来制备TPU首先取出烘好的多元醇加入烘好的MDI搅拌5分钟左右，之后再加入扩链剂HER继续搅拌，等到反应差不多的时候倒到托盘中在110度的烘箱中烘2个小时，再取出来剪成颗粒，这样就制备出来TPU7。四论文工作进度安排：论文各阶段名称起 止 日 期1资料查阅，完成开题报告2014年1月3日2014年3月18日2制定实验方案，准备原料2014年3月19日2014年3月25日3TPU材料制备工艺研究2014年3月26日2014年5月15日4TPU材料性能测试分析2014年5月16日2014年6月1日5撰写毕业论文，,准备论文答辩2014年6月4日2014年6月22日五主要参考文献：1 朱吕民. 聚氨酯合成材料M. 南京: 江苏科学技术出版社, 2002.2 罗红, 侯晓辉, 康永. 聚氨酯弹性体研究应用J. 天津化工, 2011, 25(1):12-16.3 刘益军. 聚氨酯原料及助剂手册M. 北京: 化学工业出版社, 2005. 04.4 徐培林, 张淑琴编著. 聚氨酯材料手册M. 北京: 化学工业出版社, 2002.5 马晓燕, 鹿海军, 梁国正, 颜红侠. 粘土/热塑性聚氨酯弹性体插层复合材料制备与性能J. 材料科学与工程学报, 2003, 12(1):20-24.6 胡刚, 杨汉祥, 张涛, 王林艳, 谭英杰, 梁玉蓉. 有机粘土/聚烯烃弹性体纳米复合材料的结构与性能J. 橡胶工业, 2012. 05(1):30-40.7 蔡荣欣. 聚氨酯/蒙脱土纳米复合材料的合成和性能研究D. 北京: 北京化工大学, 2004.毕 业 论 文 开 题 报 告8 刘凉冰, 贾林才, 刘红梅. 扩链剂对基于聚酯/MDI聚氨酯弹性体力学性能的影响J. 化学推进剂与高分子材料, 2007, 5(1): 27-32.9 李樾. 热塑性聚氨酯弹性体性能的研究D. 北京: 北京化工大学, 2010. 毕 业 论 文 开 题 报 告指导教师意见：该生在查阅大量中、外文献的基础上，对聚氨酯弹性体领域的国内外研究进展及发展趋势有了一定了解，确定了具有一定研究意义的课题。本课题采用PEA、MDI、HER、纳米有机粘土为原料，经一步法制备TPU以及熔融插层法制备TPU/OMMT纳米复合材料，最终制的一系
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