【硕士】高性能低毒聚氨酯材料的合成与研究

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内容简介

　　【硕士】高性能低毒聚氨酯材料的合成与研究　　授予学位：硕士　　学位授予单位：天津工业大学　　学位年度：2012　　 聚氨酯是由软段和硬段嵌段构成的一种材料。本研究将胺基封端的非异氰酸酯低聚物与聚醚型聚氨酯预聚体进行嵌段共聚，所获得的弹性体具有非异氰酸酯特殊的分子内氢键结构，又具有传统聚氨酯的微相分离结构。从而该材料兼具有高弹高强、好的水解稳定性、良好的耐化学腐蚀性，应用前景广泛。　　本研究以环碳酸酯和异佛尔酮二胺为原料，合成端胺基环碳酸酯预聚体，由DSC法确定了最佳的反应温度为82℃，反应60rain后，环碳酸酯基团基本都反应完全，在DMF溶剂中反应最好，并且产物储存稳定性高。　　 通过使用封闭剂对聚醚型聚氨酯预聚体中的异氰酸酯基进行部分封闭，降低了其与端胺基环碳酸酯的反应速度。并讨论了封闭体系的合成工艺，苯酚封闭实验的合成温度为100℃，在150---180℃范围内解封：而甲乙酮肟的合成温度为80℃，解封区间为120～150℃，反应60min后，封闭体系达到平衡。对预聚体中游离的TDI做了分析，结果表明直接合成的预聚体中游离的TDI含量过高，并且降低了产品的力学性能，可采用萃取法减少游离TDI；在相同机械性能下，非异氰酸酯的使用可以减少TDI的用量，因而可以降低体系的毒性。将非异氰酸酯链段嵌段到聚醚型聚氨酯分子中，成功地合成出了高性能低毒的聚氨酯材料。实验对胶液的成膜工艺进行了讨论，结论如下：甲乙酮肟在140℃下解封效果较好，膜经过180s固化后，得到的力学性能优异，伸长100％模量为5MPa，断裂强度为25．IMPa，断裂伸长率为424％；而苯酚封闭的体系要在170℃下固化才较为完全，但力学性能低于甲乙酮肟封闭的。反应组分对膜性能的影响较大，当NCO值为6．8％，聚醚型预聚体中NCO含量与非异氰酸酯低聚物中胺基的摩尔配比为l：0．9时，制得了高性能的膜；低分子量的PTMG二元醇制备的膜性能强度高：使用的环碳酸酯产率越大，膜机械性能越好。制备的高性能PU膜在60℃的溶液中，环境的酸碱度对膜的力学性能影响很大，但与常规聚氨酯相比耐水性大大提高。膜的DSC曲线上显示存在两个不同的Tg，表明相分离程度比较明显：而分别由甲乙酮肟封闭的预聚体和苯酚封闭的预聚体而合成的PU膜热重分析曲线基本一致，说明膜的热性能基本不受封闭剂的种类的影响。将膜涂覆在织物上，断裂力较基布有所提高，而撕裂力急剧下降，涂层织物的剥离强度较高。　　　　　　

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