PBAMDIHQEE有机粘土体系TPU的制备工艺及性能分析 开题报告

1、 太原工业学院毕业论文开题报告学 生 姓 名：高钊学 号：102074138系 部：材料工程系专 业：高分子材料与工程论 文 题 目：PBA/MDI/HQEE有机粘土体系TPU的制备工艺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07207412

2、3），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：1.研究目的：热塑性聚氨酯弹性体（TPU）1是一种加热可熔融、溶剂可溶解，具有高强度、高弹性和优良耐磨、耐油、耐低温等特性的高分子材料。它是一种介于一般橡胶和塑料之间的弹性材料，既具有橡胶的高弹性，又具有塑料的高强度。他的伸长率大，硬度范围广，

3、具有相当好的耐磨性。本课题聚己二酸丁二醇酯二醇（PBA）、二苯基甲烷-4,4-二异氰酸酯（MDI）、对苯二酚二羟乙基醚（HQEE）为原料，合成TPU。研究PBA相对分子质量、扩链剂HQEE、有机粘土添加量与TPU性能关系。探索PBA/MDI/HQEE有机粘土体系TPU的制备工艺条件；采用拉力试验机、旋转流变仪、XRD、TGA等研究手段研究不同粘土含量表征TPU力学性能、流变性能、结晶性能及耐热性能。原材料的特点：聚己二酸-1,4-丁二醇酯二醇（PBA）由己二酸-1,4-丁二醇缩聚反应而成，分子式：H-O(CH2)4OCO(CH2)4CO-n-OH，该聚酯多元醇制成的聚氨酯树脂结晶性特大。二苯基

4、甲烷-4,4-二异氰酸酯（MDI）分子式：C15H10N2O2，密度：1.13g/cm3，熔点：38-44，沸点：373.4C，凝固点：37，性状：淡黄色熔融固体，有强烈刺激气味。对苯二酚二羟乙基醚（HQEE）分子式：C10H14O4，熔点：100-102，沸点：185-200，溶解度：不溶于乙酸乙酯，二氯甲烷。有机粘土：根据蒙脱土2,3的层状结构特点，用插层复合法将有机物（高聚物或单体）插入蒙脱土的层间，使之发生插入化学反应制成纳米复合材料，是目前纳米材料研究的领域之一。2.研究意义：聚氨酯作为一种新型的高分子材料4已经在越来越多的领域找到了立足点，但聚氨酯进行纳米复合材料5,6的研究为数尚

5、少，而完全剥离的聚氨酯/粘土纳米复合材料7也很少见。聚氨酯在强度、耐热性和阻隔性方面还存在一定的缺陷，随着材料科学的不断向前发展，为了扩宽聚氨酯材料的应用领域，很有必要开展聚氨酯复合材料和技术的研究工作，探索纳米粒子在聚氨酯材料中的力学效应同样具有长远的意义。毕 业 论 文 开 题 报 告二国内外研究进展：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TPE，尤其是一些专用料和品种多数量大的软质TPE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

6、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外控制；（4）不少TPE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。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

7、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。近年来，在国内鞋业出口贸易和汽车工业等强劲拉动下，国内TPU呈现了快速增长的发展势头，欧美等地区和台湾省纷纷在中国大陆投资建厂或扩产。德国巴斯夫公司在上海浦东已建1个T

8、PU技术研发中心，1个PU配方中心和年产1万吨的世界级TPU生产基地。美国诺誉在上海松江已建1个TPU研发中心，1个初期5000吨/年TPU的生产基地，后期将扩大至1万吨/年规模。这2个公司主要针对中国市场，生产纤维级熔纺氨纶切片和薄膜级TPU以及其他高端TPU产品。中国台湾也在大陆加大了对TPU的投资力度，其中台湾展宇聚氨酯（上海）有限公司在上海松江筹建1个产能达到18000吨/年的大型TPU生产基地，已于2005年第4季度正式投产。高鼎化学公司在中国大陆开拓TPU市场已有多年，正在江苏昆山新建7000吨/年的TPU生产厂，2005年投产。毕 业 论 文 开 题 报 告三本课题要研究或解决的

9、问题和拟采用的研究手段（途径）：1.试样的准备：本课题是PBA/MDI/HQEE有机粘土体系TPU的制备工艺和性能分析，原材料是己二酸（AA）和1,4-丁二醇（BDO）制备出聚酯多元醇，然后加入二苯基甲烷-4,4-二异氰酸酯（MDI）进行预聚合，然后加入不同比例的有机粘土和扩链剂（HQEE）搅拌均匀后固化挤出制得所需要的TPU样品。2.反应原理：聚酯多元醇（PBA）的制备是采用小分子二元酸（AA）和稍过量的小分子二元醇（BDO）反应得到末端为羟基（-OH）的高分子多元醇8，然后再与多异氰酸酯（MDI）的-NCO集团反应，生成端-NCO的含氨基甲酸酯基团-NHCO2-的预聚体，这种预聚体再与含活

10、泼氢的二元醇(HQEE)反应而扩链，生成粘稠态的大分子聚合物，端基-NCO的分子间的之化点交联，形成网状结构的聚氨酯弹性体（TPU）。3.拟采用的方法：本课题主要以己二酸（AA）和1,4-丁二醇（BDO）为原材料，以一定的比例合成聚己二酸丁二醇酯二醇（PBA）为前驱物与有机粘土进行插层分散，继以二异氰酸酯(MDI)进行预聚合，并采用（HQEE）为扩链剂进行扩链，然后固化挤出制得样品，最后测试其性能。4.性能的分析：1）制备聚氨酯/有机粘土复合材料的方法讨论；2）对PBA/MDI/HQEE有机粘土体系力学性能的研究；3）采用拉力试验机测试不同有机粘土含量对TPU力学性能的影响；4）采用旋转流变仪

11、测试不同有机粘土含量对TPU流变性能的影响；5）采用XRD、DSC测试不同有机粘土含量对TPU结晶性能的影响；6）采用DTA-TGA测试不同有机粘土含量对TPU结晶性能的影响。毕 业 论 文 开 题 报 告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3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,

12、 聚氨酯合成材料M. 南京: 江苏科学技术出版社, 2002.2 吴森纪. 有机硅及其应用M. 北京: 科学技术文献出版社, 1990.3 杨颖霞, 李永德. 有机硅在聚氨酯中的应用J. 聚氨酯工业, 2002, 17(3): 31-33.4 徐培林, 张淑琴, 聚氨酯材料手册M. 北京: 化学工业出版, 2002.5 傅明源, 孙酣经, 聚氨酯弹性体及其应用M. 北京: 化学工业出版社, 1999.6 刘益军. 聚氨酯原料及助剂手册M. 北京: 化学工业出版社, 2005, 04.7 李绍雄, 刘益军. 树脂及其应用M. 北京: 化学工业出版社, 2002.8 张建宇, 周静宜, 陈玉顺. 聚乳酸端羟基扩链研究J. 合成纤维工业, 2007, 30(4): 27-29. 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，确定了具有重要研究意义的课题，预期在一定程度上提高聚氨酯弹性体的性能。本课题采用PBA、MDI、HQEE、纳米有机粘土为原料，经采用一步法制备TPU以及熔融插层法制备TPU/OMMT纳米复合