第23卷第1期高分子材料科学与工程V o l.23,N o.1 2007年1月POL Y M ER M A T ER I AL S SC IEN CE AND EN G I N EER I N G Jan.2007 PU P(VC-VAc)复合材料的合成及性能Ξ
李万捷，张 腊，邢志敏，王志忠
(太原理工大学化学工程与技术学院，山西太原030024)
摘要：在聚氨酯预聚体制备中加入氯乙烯2醋酸乙烯共聚物，通过液相熔融共混，在预聚体的固化反应中形成PU P(V C2VA c)半互穿网络结构。探讨了氯乙烯2醋酸乙烯共聚物的质量含量、混熔温度、共混时间等因素对复合材料性能的影响，确定了最佳制备工艺条件，并用红外光谱、X射线衍射等方法对产物组成及聚集态结构进行了表征，该复合材料表面电阻系数可达10158以上，体积电阻系数达10148 c m以上，极大地提高了聚氨酯的介电强度。
关键词：介电强度；聚氨酯；氯乙烯2醋酸乙烯共聚物；复合材料
中图分类号:TQ323.8 文献标识码:A 文章编号:100027555(2007)012037204
近年来国内外许多研究人员利用环氧树脂、氯化聚乙烯、聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等对聚氨酯进行改性以提高其力学性能、耐油耐寒性及粘接性能，均取得了比较理想的效果[1～6]，但利用氯乙烯2醋酸乙烯共聚物[P (V C2VA c)]对聚氨酯的改性尚未见报道。本文以P(V C2VA c)为改性剂，以液相熔融共混
的方法对聚氨酯进行改性以提高其介电强度，获得了具有高介电强度的PU P(V C2VA c)弹性体高分子复合材料。该材料不仅具有良好的电绝缘性，且具有耐磨、高硬度、高弹力、耐曲挠、施工方便等性能，对导体及电器元件可起到良好的保护作用并延长其使用寿命，可广泛应用于电线电缆的包覆与快速修复，也可应用于电缆接头、电子元件、电工器材和印刷电路的绝缘灌封等。
1 实验部分
1.1 原料
聚醚2N220：工业级，天津石化公司第三分厂产品；胺醚2403：工业级，南京太平化工厂产品;TD I280：德国巴斯夫公司生产；氯乙烯2醋酸乙烯共聚物P(V C2VA c)：工业级，北京化工二厂产品;3,3′2二氯24,4′2二氨基2二苯基甲烷(M OCA)：工业级，苏州前进化工厂产品；煤沥青等。
1.2 测试仪器
XQ2250型橡胶强力试验机：郎下非金属材料试验机厂产品;ZC3121型振动电容式超高阻计：上海第六电表厂产品;FT2I R28400s型红外光谱仪：日本岛津产品;R igaku D m ax2550型X射线衍射仪：日本理学产品。
1.3 实验步骤
首先将聚醚2N220等在140℃高温下抽真空脱水，然后在一定温度下与P(V C2VA c)进行液相熔融共混，降温至合适温度后与过量TD I2 80反应生成聚氨酯预聚体，最后在室温下与扩链剂溶液进行混合并充分搅拌反应，浇注制样，生成以P(V C2VA c)为改性剂的半互穿网络型聚氨酯弹性体复合材料，并测试其各项性能。
1.4 测试方法
拉伸性能、撕裂性能按GB528中规定测试；电性能的测试按GB4727-84中规定进行，计算公式如下:
体积电阻系数Θ
v
=19.63R V d(8 c m);
Ξ收稿日期:2005210211；修订日期:2006202225
基金项目：山西省教委资助项目(101033)
联系人：李万捷，主要从事功能高分子研究,E2m ail:li w anjie@
表面电阻系数:Θ
S
=81.64R S(8)
式中,R
V ——体积电阻,8;R
S
——表面电阻,
8;d——试样平均厚度,c m。
2 结果与讨论
2.1 P(VC-VAc)的质量含量与性能关系
T ab.1为在一定的混熔温度和混熔时间下P(V C2VA c)的质量加入量对性能的影响。由T ab.1中数据可
知，随着共聚物加入量的增加，拉伸强度及撕裂强度在0～4%期间变化不明显；达到6%以上时，各项强度增加较大并趋于恒定，说明线性大分子P(V C2VA c)加入聚氨酯中形成半互穿网络结构，可进一步提高复合材料的力学性能。表面电阻系数和体积电阻系数的变化随P(V C2VA c)含量增大明显增大，说明P(V C2VA c)的加入可以明显改善聚氨酯的介电性能。
Tab.1 The relation of properties and P(VC-VAc)con ten t
w(P(V C2VA c))
(%)T ensile intensity
(M Pa)
T earing strength
(kN m)
Surface resistivity×10-13
(8)
V o lum e resistivity×10-12
(8・c m)
07.0426.130.170.03 27.5227.271.390.87 48.728.897.359.86 69.9939.988.4714.71 79.4038.658.5314.60
Tab.2 The relation of properties and m ix i ng ti m e
M ixing ti m e
(h)T ensile strength
(M Pa)
T earing strength
(kN m)
Surface resistivity×10-13
(8)
V o lum e resistivity×10-12
(8・c m)
0.5 1 1.5 2 2.5
8.6
10.64
11.46
6.46
5.325
38.8
44.26
46.55
30.78
23.27
6.74
15.93
30.16
3.67
1.96
4.01
15.48
31.02
4.96
1.87 Tab.3 The relation of properties and te m perature of m ix i ng fusion P(VC-VAc)
M ixing temperature
(℃)T ensile strength
(M Pa)
T earing strength
(kN m)
Surface resistivity
×10-13(8)
V o lum e resistivity
×10-12(8・c m)
909.9939.988.4714.71 1109.3739.338.453.02 1308.3238.988.042.22
2.2 P(VC-VAc)混熔时间与性能关系
P(V C2VA c)与聚氨酯预聚体共混后固化形成半互穿网络结构，前者在复合材料中主要起提高介电强度的作用，从T ab.2数据可见，复合材料拉伸强度、撕裂强度、体积电阻系数、表面电阻系数均在混熔1.5h处达到最大值；混熔时间进一步增加，性能反而下降。随着混熔时间的延长，共混可以达到分子级别，形成半互穿网络结构，极大地提高了复合材料的各项性能特别是介电性能；但在较高温度下混熔时间过长，会使原料聚醚2N220、P(V C2VA c)等发生降解，使复合材料性能降低。2.3 P(VC-VAc)混熔温度与性能关系
从T ab.3中可以看到，随着混熔温度的增加，拉伸强度、撕裂强度略有下降；表面电阻系数与体积电阻系数也都减小，只是下降幅度不同。此现象说明较高的混熔温度并不利于半互穿网络结构表现出最优的力学电学性能，相反，在较低的90℃表现出最佳综合性能。这是因为在高温下合成聚氨酯预聚体时，聚醚2N220与P (V C2VA c)线型分子结构中部分链段发生降解及其它副反应，形不成最佳状态的半互穿网络结构，表现为力学性能和介电性能有所下降。
2.4 PU P(VC-VAc)复合材料的红外光谱
83高分子材料科学与工程2007年
聚醚型聚氨酯的红外特征峰为3330c m -1
～3140c m -1,1735c m -1～1700c m -1,1550
c m -1～1520c m -1
,Μ(C -O )1100c m -1及Μ(C =O )在1690c m -1和1730c m -1
,∆(N H )、Μ
(C -N )分别在1695c m -1、1540c m -1处。P (V C 2VA c )的特征峰为Μ(C =O )1744c m -1、∆(C -C l )在600c m -1～610c m -1处。从PU 和PU P (V C 2
VA c )的红外谱图中可以清晰地看到上述特征
峰的存在。在PV C 2VA c 复合材料红外谱图中显示出了不同于PU 和V C 2VA c 图谱叠加的微
观特征[7]。这说明在复合材料中PU 、P (V C 2VA c )共存并对复合材料性能起相互协同作用的本质
。
F ig .1 IR spectra of differen t syste m s
1:P (V c 2VA c );2:PU ;3:PU P (V c 2VA c ).
F ig .2 X -ray diffraction pattern s
Tab .4 A ll capabilities i n opti m u m condition
N o .T ensile strength
(M Pa )
T earing strength
(kN m )Surface resistivity ×10-15
(8)vo lum e resistivity ×10-14
(8・c m )118.0047.704.892.3217.9646.214.251.97317.8946.524.632.014
17.92
47.62
3.87
1.72
2.5 PU P (VC -VAc )复合材料的X 射线衍射图
F ig .2为PU 、PU P (V C 2VA c )的X 射线衍
射图谱。从衍射图中只能看到平滑的非晶漫散
射峰，没有结晶锐衍射峰出现。从大分子结构上分析[8],PU 不易结晶,PU P (V C 2VA c )为非对称结构，它的加入没有改变产物的非结晶性，所以整个产品为完全无定形结构，有利于作绝缘灌封材料。2.6 最佳条件
综合P (V C 2VA c )质量含量、
混熔温度、熔融时间等各单因素试验的最佳条件，重复数次试验，结果见T ab .4。结果表明，将6%左
右的P (V C 2VA c )于90℃与聚氨酯预聚体液相熔融共混1.5h ，可制得表面电阻系数达10158、体积电阻系数达10148 c m 以上的高介电性半互穿网络聚氨酯 氯乙烯2醋酸乙烯复合材料。
3 结论
(1)在聚氨酯预聚体的制备中以液相熔融
共混的方式在适宜的温度下加入P (V C 2VA c )，混熔一定的时间，可以显著提高聚氨酯材料的
介电特性，同时不降低其力学性能;(2)通过红外光谱、X 射线衍射分析表征了PU P (V C 2VA c )复合材料组成和无定形聚集态结构;(3)以P (V C 2VA c )为改性剂制得的聚氨酯复合材料具有良好的介电性能和力学性能，可以广泛应用于中低压电线、电缆的包覆和快速修复及电器元件的绝缘灌封。
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Stud ies of Syn thesis and Properties About Polyurethane
Poly(V i nyl Chlor ide-V i nyl Aceta te)Com posite M a ter i a l
L IW an2jie,ZHAN G L a,X I N G Zh i2m in,W AN G Zh i2zhong
(Colleg e of Che m istry and Che m ica l E ng ineering of TU T,T a iy uan030024,Ch ina)
ABSTRACT:It w as in troduced that the liqu id p ha fu si on m ix ing and reacti on m echan is m of p refo r m ed po lyether2type po lyu rethane and m odifying agen t of vinyl ch lo ride2vinyl acetate copo lym ers[P(V C2VA c)].T he effects of P(V C2VA c)quan tities,fu si on tem peratu re and m ix ing ti m e on p rop erties of com po site m aterial w ere studied.T he com po site m aterial and aggregate con structi on w ere characterized by FT2I R and X2ray diffracti on.T he resu lts show that su rface resistivity coefficien t can su rp ass10158,the vo lum e resistivity coefficien t can be over10148 c m.
B esides of excellen t eletro in su lating p roperties,th is com po site m aterial also has o ther fine featu res,such as h igh hardness and elasticity,conven ien t fo r m of con structi on w o rk,resists w earing and flexu re,and so on.A s a resu lt of the ou tstanding p erfo r m ances,it can be app lied b roadly to the qu ick renovati on of cab le,po tting of cab le jo in t,electron ic com ponen t and p rin ted circu it,and electric engineering m aterials.
Keywords:h igh dielectric;po lyu rethane;P(V C2VA c);com po site m aterial
高分子专利
专利名称：淀粉简易糊化超强吸水保水剂的制备方法
专利申请号:200310121736.6
公开号:CN1554684
申请日:2003.12.22 公开日:2004.12.15申请人：中国农业科学院农业气象研究所本发明公开了一种淀粉系超强吸水保水剂的制备方法。该制备方法由糊化步骤和聚合步骤构成。本发明的制备方法工艺简单，节水节能，淀粉糊化充分，反应时间短，成本低廉，无废液排放。
04高分子材料科学与工程2007年
