The aim of this study is to investigate the role of chain length and hard segment dispersion within the soft segment on thermo-mechanical properties of a block copolymer by formulating and comparing three different polyurea compositions. Polyurea (PU) was synthesized by reacting oligomeric poly (tetramethylene oxide) (PTMO) diamines (Versalink, Air Products) with aromatic 4,4’-methylenediphenyldiisocyanate (Isonate 143L Modified MDI, Dow Chemicals). Three Versalink prepolymers were used: VP-1000 (long chain length), VP-650 (medium chain length), and VP-250 (short chain length), where 1000, 650, and 250 refer to the molecular weight of the PTMO repeating units. PU-105 and PU-605 were synthesized by mixing VP-1000 and VP-650 with Isonate 143L. A hybrid polyurea specimen, PU-HB05, was synthesized by reacting a blend of VP-1000:VP-250 at 76:24wt% with Isonate 143L. This weight ratio was calculated in order to ensure the total proportion of hard to soft segments of PU-HB05 match that of PU-605. A comparative study on PU-605 and PU-105 was conducted to determine the effect of diamine chain length physical, morphological, and mechanical properties. Concurrently, a blend of two diamines with significantly different chain lengths (short chain length Versalink P-250 and long chain length Versalink P-1000)was synthesized with the same diisocyanate prepolymer to create a hybrid variant of polyurea, PU-HB05. The blend was created in a proportion such that the hybrid polyurea PU-HB05 has the same hard to soft domain ratio as PU-605. It was shown that inclusion of short chain length diamine can increase the soft segment T_g by almost 15 ^∘C in PU-HB05 compared to PU-105. Furthermore, the modulus in the hybrid blend formulation is also increased compared to PU-105, to the levels of PU-605. However, PU-HB05 demonstrates slightly better stability against high temperatures compared to PU-605. The high strain-rate measurements (including yield-like behavior and hardening plateau) using Split Hopkinson Pressure bar (SHPB) setup, indicate that in spite of close behavior of PU-HB05 and PU-605 (due to matching hard domain proportion), PU-HB05 appears to show less hardening post-yield and generally softer response at lower temperatures due to the presence of longer diamine chains. Master curves, relaxation spectra and relaxation modulus are reported for all three variants. Finally thermal properties of the three materials are reported indicating a more amorphous structure for PU-HB05 based on its lowest thermal conductivity and low heat capacity.

这项研究的目的是通过配制和比较三种不同的聚脲成分，研究链长和软链段内的硬链段分散对嵌段共聚物的热机械性能的作用。聚脲（PU）是通过低聚聚四氢呋喃（PTMO）二胺（Versalink，Air Products）与芳族4,4'-亚甲基二苯基二异氰酸酯（Isonate 143L Modified MDI，Dow Chemicals）反应而合成的。使用了三种Versalink预聚物：VP-1000（长链长），VP-650（中链长）和VP-250（短链长），其中1000、650和250表示PTMO重复的分子量单位。通过将VP-1000和VP-650与Isonate 143L混合来合成PU-105和PU-605。通过将VP-1000：VP-250的混合物在76：含Isonate 143L的24wt％计算该重量比是为了确保PU-HB05的硬链段和软链段的总比例与PU-605的总比例匹配。对PU-605和PU-105进行了比较研究，以确定二胺链长的物理，形态和机械性能的影响。同时，使用相同的二异氰酸酯预聚物合成了两种链长明显不同的二胺（短链长Versalink P-250和长链长Versalink P-1000）的混合物，以形成聚脲PU-HB05的杂合变体。以使得杂化聚脲PU-HB05具有与PU-605相同的硬-软区域比的比例制备共混物。结果表明，短链二胺的引入可以增加软链段T 计算该重量比是为了确保PU-HB05的硬链段和软链段的总比例与PU-605的总比例匹配。对PU-605和PU-105进行了比较研究，以确定二胺链长的物理，形态和机械性能的影响。同时，使用相同的二异氰酸酯预聚物合成了两种链长明显不同的二胺（短链长Versalink P-250和长链长Versalink P-1000）的混合物，以形成聚脲PU-HB05的杂合变体。以使得杂化聚脲PU-HB05具有与PU-605相同的硬-软区域比的比例制备共混物。结果表明，短链二胺的加入可以增加软链段的T 计算该重量比是为了确保PU-HB05的硬链段和软链段的总比例与PU-605的总比例匹配。对PU-605和PU-105进行了比较研究，以确定二胺链长的物理，形态和机械性能的影响。同时，使用相同的二异氰酸酯预聚物合成了两种链长明显不同的二胺（短链长Versalink P-250和长链长Versalink P-1000）的混合物，以形成聚脲PU-HB05的杂合变体。以使得杂化聚脲PU-HB05具有与PU-605相同的硬-软区域比的比例制备共混物。结果表明，短链二胺的加入可以增加软链段的T 对PU-605和PU-105进行了比较研究，以确定二胺链长的物理，形态和机械性能的影响。同时，使用相同的二异氰酸酯预聚物合成了两种链长明显不同的二胺（短链长Versalink P-250和长链长Versalink P-1000）的混合物，以形成聚脲PU-HB05的杂合变体。以使得杂化聚脲PU-HB05具有与PU-605相同的硬-软区域比的比例制备共混物。结果表明，短链二胺的加入可以增加软链段的T 对PU-605和PU-105进行了比较研究，以确定二胺链长的物理，形态和机械性能的影响。同时，使用相同的二异氰酸酯预聚物合成了两种链长明显不同的二胺（短链长Versalink P-250和长链长Versalink P-1000）的混合物，以形成聚脲PU-HB05的杂合变体。以使得杂化聚脲PU-HB05具有与PU-605相同的硬-软区域比的比例制备共混物。结果表明，短链二胺的加入可以增加软链段的T 使用相同的二异氰酸酯预聚物合成了两种链长明显不同的二胺（短链长Versalink P-250和长链长Versalink P-1000）的混合物，从而形成了聚脲PU-HB05的杂合变体。以使得杂化聚脲PU-HB05具有与PU-605相同的硬-软区域比的比例制备共混物。结果表明，短链二胺的加入可以增加软链段的T 使用相同的二异氰酸酯预聚物合成了两种链长明显不同的二胺（短链长Versalink P-250和长链长Versalink P-1000）的混合物，从而形成了聚脲PU-HB05的杂合变体。以使得杂化聚脲PU-HB05具有与PU-605相同的硬-软结构域比的比例创建共混物。结果表明，短链二胺的加入可以增加软链段的T_g乘以 ^15∘与PU-105相比，PU-HB05中的C。此外，与PU-105相比，混合共混物制剂中的模量也增加到PU-605的水平。但是，与PU-605相比，PU-HB05的高温稳定性更好。使用Split Hopkinson压力棒（SHPB）设置进行的高应变率测量（包括类似屈服的行为和硬化平台）表明，尽管PU-HB05和PU-605表现出紧密的联系（由于匹配硬域比例），由于存在更长的二胺链，PU-HB05的屈服后硬化似乎较少，而在较低温度下的响应通常较软。报告了所有三个变体的主曲线，弛豫谱和弛豫模量。