【碩士】聚氨酯改性及性能研究

內容簡介

　　【碩士】聚氨酯改性及性能研究　　授予學位：碩士　　學位授予單位：上海交通大學　　學位年度：2007　　聚氨酯具有優(yōu)良的耐磨性能、韌性、及高抗沖性等，不僅是一類用途廣泛的工程材料，而且還是涂料中重要的基材。不過，用傳統(tǒng)原料和方法制備的聚氨酯基材的耐熱性較弱，因而限制了它在涂料中的進一步應用。　　通過共聚的方式將耐熱性基團及剛性基團引入到聚氨酯主鏈中去，是改善聚氨酯基材耐熱性能及機械性能的重要方法。本研究分別從硬段和軟段兩個方面對聚氨酯進行了改性。首先合成了一種含氟芳族二醚胺，并以此為擴鏈（交聯(lián)）劑，制備了聚氨酯改性基材，并對其結構和性能進行了討論。此外，將有機硅引入聚氨酯分子主鏈中，從軟段的角度對聚氨酯基材進行了改性。具體研究內容如下：　　 1. 以含氟二苯醚二胺為擴鏈交聯(lián)劑制備聚氨酯改性基材用兩步法合成了一種新型含氟芳香族二醚胺BAFP，并用紅外光譜、核磁共振、元素分析等方法對其結構進行了分析驗證。分別以BAFP 和傳統(tǒng)的3,3′-二氯-4,4′-二氨基二苯基甲烷（MOCA）為擴鏈交聯(lián)劑，采取相同的反應條件，用預聚體法制備了兩種聚氨酯基材FPUU 和MPUU。熱重分析的結果表明，F(xiàn)PUU 基材的熱分解穩(wěn)定性高于MPUU，這應該是由于氟原子和較多芳醚環(huán)的引入，使得聚氨酯基材分子之間的內聚能變大，所以熱分解穩(wěn)定性較好。由拉伸測試的結果可知FPUU 基材的拉伸強度和硬度高于MPUU，但斷裂伸長率相差不大。　　此外由紅外光譜和差示掃描量熱分析的結果可知，F(xiàn)PUU 軟硬兩相微區(qū)的相容性相對較大，硬段微區(qū)尺寸較小，數(shù)量較多，于是硬段能夠更加均勻地分散在軟段微區(qū)中。而由此也可以推斷，F(xiàn)PUU 基材的微相混容程度比MPUU 高，可能是F 原子的引入使得兩相間的作用力增大的緣故。　　 2. 有機硅改性聚氨酯基材的研究用碳羥基封端的聚二甲基硅氧烷（PDMS）和聚四氫呋喃二醇組成混合聚醚，采取本體聚合的方法，將有機硅鏈段引入到了聚氨酯主鏈中。　　場發(fā)射掃描電鏡和能量散射X-射線光譜的研究結果表明，PDMS 加入量超過10％后，有機硅向表面富集的程度便趨于飽和。此外由熱失重分析結果可知，引入少量PDMS后，聚氨酯基材的熱分解穩(wěn)定性得到了提高，而其機械性能并沒有受到太大影響。不過與前面的新型擴鏈劑改性后的基材相比，有機硅改性基材的各項熱分解溫度均相對偏低。這或許可以說明，從軟段進行改性，所得基材熱分解穩(wěn)定性的改善效果不如從硬段進行改性的效果顯著。　　從能量散射X-射線光譜和表面水接觸角的研究結果可知，將有機硅引入聚氨酯主鏈后，有機硅鏈段具有向表面富集的傾向，只是富集的程度不如其他研究中將其引入聚氨酯側鏈后的富集程度高。　　

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