组分含量对聚醚聚氨酯网络体系力学性能的影响(2)
1.1 聚醚型聚氨酯的结构与特性
聚醚型聚氨酯可由聚醚多元醇（PET）中的- O H基和多异氰酸酯中的- N CO基团反应，形成氨基甲酸酯。由于使用的两种反应物的平均官能度大于2，制得的聚氨酯材料自身可形成三文网络体系。而作为高能高强度发射药中理想的粘结剂，聚醚型聚氨酯网络体系具备下列基本特征[2]：
（1）预聚物(PET)具有良好的物理化学稳定性，与发射药各组分特别是含能添加剂（本实验使用黑索今固体粒子）之间具有良好的相容性。
（2）预聚物（PET）与增塑剂（硝酸酯）之间互溶能力高，在发射药制造、使用及贮存过程中，可避免相分离现象的发生。
（3）聚醚型聚氨酯具有良好的固化交联反应性能：其固化反应可以在50℃甚至更低温度下完成，且反应过程中无小分子产物（如水分、气体等）生成。其交联反应速度较慢，完全固化所需时间较长（6~7天），从而可保证物料能充分混合塑化均匀，压延成型时具备可加工性。
（4）聚醚型聚氨酯网络体系的玻璃化温度低，可满足发射药的低温力学性能要求。
综上所述，聚醚型聚氨酯作为高分子粘合剂时，既可被硝酸酯增塑，又可填充大量高能固体含能材料和金属燃料，使体系具有较高的能量。同时，预聚物通过固化交联反应，形成三文网络结构，可将各种填料均匀牢固的粘结在一起，赋予体系优越的力学性能，特别是良好的低温力学性能。
1.2 聚醚型聚氨酯复合体系力学性能的影响因素
影响聚醚型聚氨酯复合体系力学性能的主要因素可分为三类：粘结剂基体的力学性能，固体添加剂的含量和粒度，以及固体填料与粘结剂的界面结合情况。
1.2.1 粘结剂基体的力学性能
聚集态结构研究表明，聚氨酯中存在着明显的微相分离结构（即硬段和软段）， 该结构对材料的力学性能有很大影响。硬段由于内聚能大，分子间可以形成氢键，缔合在一起，形成硬段微区；软段也易聚集在一起， 形成软段微区，其在聚合物中所占比例较大。硬相分布与软段之中，常温下起物理交联点的作用，可对聚氨酯材料起增强作用。聚氨酯中能否发生微相分离，微相分离的程度，硬相在软相中分布的均匀性，都直接影响粘结剂自身的力学性能 [3-7]。
此外，聚醚聚氨酯自身能够发生交联反应，形成三文网络的交联密度和分布也对其力学性能有很大影响。
现就合成方法、软段及硬段组成结构两方面对粘结剂基体力学性能的影响进行说明。
1.2.1.1 合成方法
聚氨酯常用的合成方法主要有预聚法、半预聚法和一步法。
预聚法是指首先将聚醚多元醇与二异氰酸酯进行预聚反应，生成端基为NCO的聚氨酯预聚物，成型时再将预聚物与扩链剂反应。半预聚体法是相对于预聚体法而言的，它与预聚法的区别是先将部分聚醚多元醇跟扩链剂、催化剂等进行混合，再将混合物添加到预聚物中进一步反应。而一步法是将聚醚多元醇、异氰酸酯、扩链剂和催化剂驱水后计量，直接混合均匀，并在一定温度下固化成型。
一般而言，用预聚体法合成聚氨酯，其反应较为彻底，结构比较均匀，有利于软、硬段间氢键的形成。但预聚体在贮存过程中, 可能出现水分和NCO 值变化等问题[8]，影响后续交联反应。半预聚体法中制备的两组分粘度低，利于后期反应的计量和混合[9,10]。而一步法工艺简单, 配方容易调整, 固化相对较快, 制备聚氨酯时粘度小，流平，成型操作容易。综合各方面因素，本次实验采用一步法，合成聚醚型聚氨酯网络材料。
1.2.1.2 软段及硬段组成结构
上一篇：聚乳酸微球结构控制技术研究