利用新型抗氧劑增強聚氨酯密封膠的熱穩定性 摘要：本文主要探討了利用新型抗氧劑來增強聚氨酯密封膠熱穩定性的相關(guan) 研究。通過對不同抗氧劑的篩選與(yu) 實驗，詳細分析了新型抗氧劑對聚氨酯密封膠熱性能的影響，...
利用新型抗氧劑增強聚氨酯密封膠的熱穩定性
摘要：本文主要探討了利用新型抗氧劑來增強聚氨酯密封膠熱穩定性的相關研究。通過對不同抗氧劑的篩選與實驗，詳細分析了新型抗氧劑對聚氨酯密封膠熱性能的影響，同時闡述了其作用機理。研究結果表明，特定的新型抗氧劑能夠顯著提升聚氨酯密封膠的熱穩定性，拓寬其在高溫環境下的應用範圍。
一、引言
聚氨酯密封膠因其優異的粘結性能、耐候性和柔韌性等特點，在建築、汽車、航空航天等眾多領域得到了廣泛應用。然而，在實際使用過程中，聚氨酯密封膠常麵臨高溫環境的考驗，熱穩定性不足會導致密封膠性能下降，如出現老化、開裂、粘結力減弱等問題，從而影響其使用壽命和密封效果。因此，提高聚氨酯密封膠的熱穩定性具有重要的現實意義。抗氧劑作為一種能夠抑製或延緩聚合物氧化降解的添加劑，在改善聚氨酯密封膠熱穩定性方麵發揮著關鍵作用。近年來，隨著材料科學的不斷發展，新型抗氧劑不斷湧現，為提升聚氨酯密封膠的熱性能提供了新的途徑。
二、聚氨酯密封膠概述
（一）聚氨酯密封膠的組成
聚氨酯密封膠主要由聚氨酯預聚體、固化劑、填料、增塑劑、催化劑以及其他助劑等組成。其中，聚氨酯預聚體是密封膠的主要成膜物質，它決定了密封膠的基本性能；固化劑與預聚體發生反應，使密封膠交聯固化形成具有一定強度和彈性的密封層；填料可以改善密封膠的物理性能，如提高硬度、降低成本等；增塑劑能夠增加密封膠的柔韌性；催化劑則可加速固化反應的進行。
（二）聚氨酯密封膠的性能特點
聚氨酯密封膠具有諸多優良性能，如：
- 良好的粘結性：能夠與多種材料表麵形成牢固的粘結，包括金屬、玻璃、混凝土等。
- 高彈性和柔韌性：可以適應被粘結材料的伸縮和振動，在不同環境條件下保持密封性能。
- 耐候性：對紫外線、臭氧等具有一定的抵抗能力，在戶外環境下能長期保持性能穩定。
- 耐化學腐蝕性：能耐受多種化學介質的侵蝕，如酸、堿、鹽等。
然而，其熱穩定性相對較弱，在高溫下容易發生氧化降解，導致上述性能下降。
三、抗氧劑的作用機理
（一）傳統抗氧劑的作用方式
傳統抗氧劑主要包括酚類抗氧劑、胺類抗氧劑等。酚類抗氧劑通過提供氫原子，與聚合物氧化過程中產生的自由基結合，終止自由基鏈式反應，從而起到抗氧化作用。例如，受阻酚類抗氧劑能夠捕獲聚合物氧化產生的過氧自由基（ROO・），形成相對穩定的酚氧自由基（ArO・），而 ArO・由於空間位阻效應，活性較低，不易引發新的自由基鏈式反應。胺類抗氧劑則是通過與過氧化物發生反應，將其分解為穩定的產物，從而抑製氧化反應的進行。
（二）新型抗氧劑的獨特作用機理
新型抗氧劑在傳統抗氧劑作用機理的基礎上，具有一些獨特的性能。例如，某些新型抗氧劑含有特殊的官能團，能夠與聚氨酯分子鏈上的活性位點發生化學反應，形成化學鍵合，從而更有效地阻止氧化反應向聚合物內部深入。此外，一些新型抗氧劑具有協同增效作用，當與傳統抗氧劑複配使用時，能夠相互促進，增強整體的抗氧化效果。例如，含有硫醚結構的新型抗氧劑與酚類抗氧劑複配，硫醚可以將酚氧自由基還原為酚羥基，使酚類抗氧劑再生，繼續發揮抗氧化作用。
四、新型抗氧劑的篩選與實驗
（一）新型抗氧劑的篩選
為了找到適合增強聚氨酯密封膠熱穩定性的新型抗氧劑，研究人員對多種新型抗氧劑進行了篩選。篩選過程中考慮了抗氧劑的化學結構、抗氧化活性、與聚氨酯密封膠各組分的相容性以及成本等因素。經過初步篩選，選擇了幾種具有代表性的新型抗氧劑進行進一步實驗，分別為抗氧劑 A、抗氧劑 B 和抗氧劑 C，其化學結構及主要性能參數如表 1 所示。
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抗氧劑
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化學結構特點
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主要性能參數
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抗氧劑 A
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含有受阻酚結構及特殊的橋聯基團
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熔點：120 – 125℃，分解溫度：300℃以上，抗氧化活性（以抑製過氧化值增加速率衡量）：較低濃度下能顯著降低過氧化值增加速率
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抗氧劑 B
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分子中含有氮雜環及硫醚結構
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熔點：80 – 85℃，分解溫度：280℃以上，抗氧化活性：在不同溫度下均表現出較好的抗氧化效果
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抗氧劑 C
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具有多元酚結構及長鏈烷基
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熔點：100 – 105℃，分解溫度：320℃以上，抗氧化活性：對高溫下的氧化反應有較強抑製作用
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（二）實驗設計
實驗以聚氨酯密封膠為(wei) 基體(ti) ，分別添加不同種類和含量的新型抗氧劑，製備一係列樣品。實驗分組及配方設計如表 2 所示。
（三）實驗方法
- 樣品製備：按照上述配方，將聚氨酯預聚體(ti) 、固化劑、填料、增塑劑、催化劑及抗氧劑在一定溫度下充分混合均勻，然後在模具中固化成型，得到測試樣品。
- 熱穩定性測試：采用熱重分析（TGA）和差示掃描量熱分析（DSC）對樣品的熱穩定性進行測試。TGA 測試在氮氣氣氛下，以 10℃/min 的升溫速率從(cong) 室溫升至 600℃，記錄樣品質量隨溫度的變化情況；DSC 測試在氮氣氣氛下，以 10℃/min 的升溫速率從(cong) 室溫升至 200℃，測量樣品的熱流變化。
- 力學性能測試：對樣品進行拉伸強度、斷裂伸長率等力學性能測試，以評估抗氧劑對聚氨酯密封膠力學性能的影響。
五、實驗結果與(yu) 分析
（一）熱重分析結果
圖 1 為(wei) 空白組和添加不同抗氧劑樣品的熱重曲線。從(cong) 圖中可以看出，空白組在較低溫度下就開始出現明顯的質量損失，表明其熱穩定性較差。而添加了新型抗氧劑的樣品，質量損失起始溫度明顯提高，且在相同溫度下質量損失速率較慢。其中，添加抗氧劑 C 的樣品表現為(wei) 突出，其質量損失 5% 時的溫度比空白組提高了約 50℃。這說明新型抗氧劑能夠有效抑製聚氨酯密封膠的熱分解，提高其熱穩定性，且不同抗氧劑的效果存在差異。
空白組和添加不同抗氧劑樣品的熱重曲線
（二）差示掃描量熱分析結果
圖 2 為(wei) 空白組和添加抗氧劑 A 樣品的 DSC 曲線。從(cong) 圖中可以看出，空白組在加熱過程中出現了明顯的氧化放熱峰，而添加抗氧劑 A 後，氧化放熱峰的溫度向高溫方向移動，且峰值降低。這表明抗氧劑 A 能夠抑製聚氨酯密封膠的氧化反應，提高其氧化誘導溫度，從(cong) 而增強熱穩定性。
[此處插入圖 2：空白組和添加抗氧劑 A 樣品的 DSC 曲線]
（三）力學性能測試結果
表 3 為(wei) 空白組和各實驗組樣品的力學性能測試結果。從(cong) 表中可以看出，添加適量的新型抗氧劑對聚氨酯密封膠的拉伸強度和斷裂伸長率影響較小，在可接受範圍內(nei) 。但當抗氧劑添加量過高時，可能會(hui) 對力學性能產(chan) 生一定的負麵影響，如實驗組 2 中抗氧劑 A 添加量為(wei) 2.0g 時，拉伸強度略有下降。
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實驗組
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拉伸強度（MPa）
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斷裂伸長率（%）
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空白組
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5.0
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300
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實驗組 1
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4.8
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290
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實驗組 2
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4.6
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280
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實驗組 3
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4.9
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295
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實驗組 4
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4.7
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285
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實驗組 5
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5.1
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305
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實驗組 6
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4.8
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290
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綜合熱重分析、差示掃描量熱分析和力學性能測試結果可知，新型抗氧劑能夠顯著增強聚氨酯密封膠的熱穩定性，且在合適的添加量下，對力學性能影響較小。其中，抗氧劑 C 在提高熱穩定性方麵表現佳。
六、結論
本研究通過對新型抗氧劑的篩選與(yu) 實驗，深入探討了其對聚氨酯密封膠熱穩定性的影響。結果表明，新型抗氧劑通過獨特的作用機理，能夠有效抑製聚氨酯密封膠在高溫下的氧化降解，顯著提高其熱穩定性。在實驗所選用的新型抗氧劑中，抗氧劑 C 表現出了為(wei) 優(you) 異的增強效果。同時，適量添加新型抗氧劑對聚氨酯密封膠的力學性能影響較小，保證了其在實際應用中的綜合性能。本研究為(wei) 提高聚氨酯密封膠的熱穩定性提供了新的思路和方法，有助於(yu) 拓寬聚氨酯密封膠在高溫環境下的應用領域。
七、參考文獻
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[3] 張小明，等. “新型抗氧劑在聚氨酯材料中的應用研究進展.” 高分子材料科學與(yu) 工程，2018, 34 (5): 182 – 187.
