超支化聚氨酯的合成與應(yīng)用.pdf

1、聚氨酯(polyurethane，簡稱PU)是由聚醚或聚酯多元醇和異氰酸酯和小分子多元醇、多元胺或水等交聯(lián)劑或擴(kuò)鏈劑等原料制成的聚合物。不同形態(tài)及性能等性質(zhì)的聚氨酯可以通過改變原料種類及組成得到。聚氨酯制品有硬質(zhì)、半硬質(zhì)及軟質(zhì)泡沫塑料、油漆涂料、彈性體、密封膠、彈性纖維、膠粘劑、合成革涂層樹脂等，聚氨酯被廣泛應(yīng)用于冰箱制造、汽車制造、交通運(yùn)輸、土木建筑、合成革、鞋類、織物、礦山機(jī)械、機(jī)電、農(nóng)業(yè)、石油化工、航空、醫(yī)療等許多領(lǐng)域。
　

2、　 超支化聚合物(hyperbranched polymer)是最近幾年發(fā)展起來的，這類具有特殊大分子結(jié)構(gòu)的聚合物在聚合物科學(xué)領(lǐng)域已經(jīng)引起人們廣泛興趣的，關(guān)于超支化聚合物及其在發(fā)光材料、納米材料特種涂料等功能材料方面的應(yīng)用的報道已屢見不鮮。由于超支化聚合物具有高度支化的三維結(jié)構(gòu)以及大量的端基基團(tuán)，顯示出與相應(yīng)線型分子截然不同的性質(zhì)，具有廣闊的應(yīng)用前景。
　　 根據(jù)高分子合成理論，通過逐步聚合反應(yīng)制備得到端異氰酸酯基團(tuán)的聚氨酯預(yù)

3、聚體(PPU)，并在此基礎(chǔ)上，引入本研究所前期合成的端羥基超支化聚合物(HPAE)，反應(yīng)得到具有支化結(jié)構(gòu)的超支化聚氨酯(HBPU)。并深入探討了PPU和HBPU的合成條件，揭示了反應(yīng)規(guī)律，采用現(xiàn)代分析測試技術(shù)，對PPU和HBPU的分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征和應(yīng)用性能研究，為進(jìn)一步開發(fā)成熟的聚氨酯涂飾劑奠定了理論基礎(chǔ)。
　　 利用異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI, isophorone diisocyanate)和聚乙二醇2000(PEG20

4、00, polyethylene glycol2000)為原料，以二月桂酸二丁基錫(DBTDL. dibutyltion dilaurate)為催化劑，通過逐步聚合反應(yīng)合成了-NCO封端的聚氨酯預(yù)聚體(PPU)，通過大量單因素實驗，根據(jù)反應(yīng)過程中羥值和異氰酸酯基團(tuán)含量的變化規(guī)律，優(yōu)化出了PPU的合成條件：n(IPDI):n(PEG2000)=2.52:1,w(DBTDL)=0.75％（以IPDI和PEG2000的總質(zhì)量計），反應(yīng)溫度70

5、℃，反應(yīng)時間為1.5h。利用FTIR、1H-NMR等方法對單體和PPU的分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，通過綜合熱分析測試了PPU的熱分解溫度Tg為268.2℃。結(jié)果表明：合成按照預(yù)期設(shè)計路線進(jìn)行，得到了預(yù)期產(chǎn)物，PPU具有較高的玻璃化溫度(Tg)，熱穩(wěn)定性良好。
　　 再通過接枝使PPU與端羥基超支化聚合物(HPAE)共聚反應(yīng)制備得到一種新型超支化聚氨酯(HBPU, hyperbranched polyurethane)皮革涂飾劑。通過單

6、因素實驗分析方法優(yōu)化出了HBPU的合成條件：反應(yīng)溫度為80℃，反應(yīng)時間4.5h，催化劑用量為0.5％（以IPDI和PEG2000的總質(zhì)量計）。利用IR、NMR等方法對HBPU的分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征；用熱重分析儀(TGA)測試了HBPU的熱性能；用X射線衍射測定了HBPU的結(jié)晶性；用原子力顯微鏡(AFM, atomic force microscope)觀察了HBPU膜的兩相相容性。研究表明：制備的超支化聚氨酯具有較好的熱穩(wěn)定性和結(jié)晶性，其

7、熱分解溫度達(dá)263.2℃，結(jié)晶度為19.8％。HBPU出現(xiàn)了明顯的微相分離行為。
　　 以相對分子質(zhì)量為400,600,800,1000,2000,4000的PEG，按以上步驟分別合成了軟段含量不同的HBPU，研究了軟段的相對含量變化對HBPU薄膜的物理機(jī)械性能的影響，并與200-UT進(jìn)行對比，結(jié)果表明：隨著HBPU中軟段相對含量的增加，薄膜的斷裂伸長率上升，抗張強(qiáng)度下降，撕裂強(qiáng)度下降，耐溶劑性下降。
　　 通過涂飾工藝