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【碩士】高性能低毒聚氨酯材料的合成與研究
內(nèi)容簡介
【碩士】高性能低毒聚氨酯材料的合成與研究 授予學(xué)位:碩士 學(xué)位授予單位:天津工業(yè)大學(xué) 學(xué)位年度:2012 聚氨酯是由軟段和硬段嵌段構(gòu)成的一種材料。本研究將胺基封端的非異氰酸酯低聚物與聚醚型聚氨酯預(yù)聚體進行嵌段共聚,所獲得的彈性體具有非異氰酸酯特殊的分子內(nèi)氫鍵結(jié)構(gòu),又具有傳統(tǒng)聚氨酯的微相分離結(jié)構(gòu)。從而該材料兼具有高彈高強、好的水解穩(wěn)定性、良好的耐化學(xué)腐蝕性,應(yīng)用前景廣泛。 本研究以環(huán)碳酸酯和異佛爾酮二胺為原料,合成端胺基環(huán)碳酸酯預(yù)聚體,由DSC法確定了最佳的反應(yīng)溫度為82℃,反應(yīng)60rain后,環(huán)碳酸酯基團基本都反應(yīng)完全,在DMF溶劑中反應(yīng)最好,并且產(chǎn)物儲存穩(wěn)定性高?! ? 通過使用封閉劑對聚醚型聚氨酯預(yù)聚體中的異氰酸酯基進行部分封閉,降低了其與端胺基環(huán)碳酸酯的反應(yīng)速度。并討論了封閉體系的合成工藝,苯酚封閉實驗的合成溫度為100℃,在150---180℃范圍內(nèi)解封:而甲乙酮肟的合成溫度為80℃,解封區(qū)間為120~150℃,反應(yīng)60min后,封閉體系達到平衡。對預(yù)聚體中游離的TDI做了分析,結(jié)果表明直接合成的預(yù)聚體中游離的TDI含量過高,并且降低了產(chǎn)品的力學(xué)性能,可采用萃取法減少游離TDI;在相同機械性能下,非異氰酸酯的使用可以減少TDI的用量,因而可以降低體系的毒性。將非異氰酸酯鏈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。實驗對膠液的成膜工藝進行了討論,結(jié)論如下:甲乙酮肟在140℃下解封效果較好,膜經(jīng)過180s固化后,得到的力學(xué)性能優(yōu)異,伸長100%模量為5MPa,斷裂強度為25.IMPa,斷裂伸長率為424%;而苯酚封閉的體系要在170℃下固化才較為完全,但力學(xué)性能低于甲乙酮肟封閉的。反應(yīng)組分對膜性能的影響較大,當(dāng)NCO值為6.8%,聚醚型預(yù)聚體中NCO含量與非異氰酸酯低聚物中胺基的摩爾配比為l:0.9時,制得了高性能的膜;低分子量的PTMG二元醇制備的膜性能強度高:使用的環(huán)碳酸酯產(chǎn)率越大,膜機械性能越好。制備的高性能PU膜在60℃的溶液中,環(huán)境的酸堿度對膜的力學(xué)性能影響很大,但與常規(guī)聚氨酯相比耐水性大大提高。膜的DSC曲線上顯示存在兩個不同的Tg,表明相分離程度比較明顯:而分別由甲乙酮肟封閉的預(yù)聚體和苯酚封閉的預(yù)聚體而合成的PU膜熱重分析曲線基本一致,說明膜的熱性能基本不受封閉劑的種類的影響。將膜涂覆在織物上,斷裂力較基布有所提高,而撕裂力急劇下降,涂層織物的剝離強度較高?! ?
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