盾构掘进机

聚氨酯弹性体；铰接密封件；模压硫化

１　材料的选择

    图１为铰接密封件断面形貌。本工作选用聚四氢呋喃二醇（ＰＴＭＧ）作铰接密封件聚氨酯弹性体材料软段，ＴＤＩ或 ＭＤＩ作硬段，ＭＯＣＡ（二胺 类）或 ＢＤＯ（醇类）作扩链剂；研究了聚四氢呋喃二醇（ＰＴＭＧ）在不同硬段含量下的力学性能，期 望选出适合盾构掘进机用铰接密封件材料配方。 

２．１　主要原材料

    聚四 氢 呋 喃 二 醇 （ＰＴＭＧ），工 业 品，中 国ＢＡＳＦ有限 公 司；甲 苯 二 异 氰 酸 酯 （ＴＤＩ），工 业 品，德国科思创聚合物（中国）有限公司；二苯基甲烷二异氰酸酯（ＭＤＩ），工业品，山东烟台万华化学集团股份有限公司；４，４′－二氨基－３，３′－二氯二苯 甲烷（ＭＯＣＡ），工业品，山东崇舜新材料科技有 限公司；１，４－丁二醇（ＢＤＯ），工业品，上海东土化工进出口有限公司。

２．２　主要仪器与设备

    平板硫化机，Ｃ－１００－ＰＣＤ 型，安徽磐石油压工业有限公司；电子拉力实验机，ＤＸＬＬ－２５００型，深圳市新三思材料检测有限公司；Ｓｈｏｒｅ　Ａ 橡胶硬度计，ＸＨＳ型，营口市材料试验机厂；阿克隆磨耗仪，ＷＭＬ－７６型，江都市试验机械厂；低温脆性仪，ＸＣＹ 型，天津市建仪试验机有限责任公 司；热空气老化实验箱，ＬＲ３００２Ｂ型，重庆英博实验仪器有限公司。

２．３　试样制备

２．３．１　聚氨酯预聚体

    分别将称量好的聚四氢呋喃二醇（ＰＴＭＧ） 入三口烧瓶中，在１１０ ℃×（－０．０９）ＭＰａ条件下脱水１～２ｈ，再冷却至４０ ℃，分次分别加入计量好的多异氰酸酯（ＴＤＩ或 ＭＤＩ），在（８５±５）℃下反应２ｈ，最后负压脱气制得－ＮＣＯ 质量分数为４．５％和 ８．０％ 的 聚氨酯预聚体，装桶，密封保存，备用；在室温下静置２４ｈ，采用丙酮－二正丁胺法测试预聚体－ＮＣＯ％含量。

２．３．２　标准试样制备

    ＰＴＭＧ＋ＴＤＩ＋ＭＯＣＡ 试样硫化条件：一段硫化采用平板硫化机硫化，硫化条件（１２０±５）℃ ×（１１±１）ＭＰａ×２５ｍｉｎ；二段硫化采用热空气老化箱硫化，硫化条件（１００±５）℃×１６ｈ。

    步骤：称取１５０ｇＰＴＭＧ＋ＴＤＩ聚氨酯预聚体并加热至１００℃，称取计算好的 ＭＯＣＡ 并加热 至１１０ ℃，将二者混合均匀后注入试片模腔内（１５０ｍｍ×１００ｍｍ×２ｍｍ），达到合模程度后合模打压，按规定硫化条件硫化制样。

    ＰＴＭＧ＋ＭＤＩ＋ＢＤＯ 硫化条件：一段硫化采用平板硫化机硫化，硫化条件（１２０±５）℃×（１１± １）ＭＰａ×４０ｍｉｎ；二段硫化采用热空气老化箱硫化，硫化条件（１００±５）℃×１６ｈ。

    步骤：称取１５０ｇＰＴＭＧ＋ＭＤＩ聚氨酯预聚体并加热至１００ ℃，称取 计算好的完成脱水的ＢＤＯ，混合均匀后注入试片模腔内（１５０ｍｍ×１００ ｍｍ×２ｍｍ），达到合模程度后合模打压，按规定硫化条件硫化制样。

２．４　性能测试

    硬度按 ＧＢ／Ｔ５３１．１－２００８测试；拉伸强度 和拉断伸长率按 ＧＢ／Ｔ５２８－２００９测试；撕裂强度按 ＧＢ／Ｔ５２９－２００８ 测 试；压 缩 永 久 变 形 按ＧＢ／Ｔ７７５９．１－２０１５ 测 试；热 空 气 老 化 性 能 按ＧＢ／Ｔ３５１２－２０１４ 测 试；耐 介 质 性 能 按 ＧＢ／Ｔ１６９０－２０１０ 测试；阿克隆磨耗按 ＧＢ／Ｔ１６８９－２０１４测试；低温脆性按 ＧＢ／Ｔ１６８２－２０１４测试。