物理交聯(lián)型聚氨酯水凝膠的制備及其溶脹性能的研究.pdf

1、能夠吸收大量水分而只溶脹不會被溶解的聚合物，叫做高分子水凝膠，可以通過分子鏈的結(jié)構(gòu)設計來滿足應用中不同的力學、溶脹等性能的要求。聚氨酯是一種典型的嵌段聚合物，可以通過分子結(jié)構(gòu)的設計表現(xiàn)出良好的耐磨性能、低溫柔韌性能等。聚氨酯脲水凝膠結(jié)合了聚氨酯和水凝膠的優(yōu)點，其應用范圍越來越廣泛。本文合成了物理交聯(lián)型的聚氨酯脲水凝膠和聚氨酯脲-聚乙烯醇共混水凝膠，并研究了水凝膠的力學性能、溶脹性能以及其對于外界環(huán)境的響應性能等。文章可以分為以下三個部分

2、:
　　(1)脲基含量對聚氨酯脲水凝膠力學及溶脹等性能的影響
　　本章首先采用聚乙二醇(PEG)和聚環(huán)氧丙烷醚二元醇(PPG)為軟段，異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)為硬段，二羥甲基丙酸(DMPA)和一縮二乙二醇(DEG)分別為親水擴鏈劑和小分子擴鏈劑合成了聚氨酯預聚體溶液，并以水作為間接擴鏈劑與殘余的NCO基團反應產(chǎn)生脲基，合成了系列不同脲基含量的物理交聯(lián)型聚氨酯脲水凝膠。采用紅外光譜測試和掃描電鏡測試表征了水凝膠的結(jié)構(gòu)，并

3、探討了體系中脲基的含量對聚氨酯脲水凝膠力學性能、熱學性能以及溶脹性能的影響。結(jié)果表明:該系列水凝膠沒有明顯的孔洞結(jié)構(gòu)，隨著水凝膠體系中脲基含量的增大，水凝膠的壓縮強度和拉伸強度逐漸變大，平衡溶脹吸水率逐漸降低;水凝膠具有一定的環(huán)境響應性，溫度越高，水凝膠平衡溶脹比越小;在酸性條件下，聚氨酯脲水凝膠的平衡溶脹比受溶液pH的影響不大，而在堿性條件下（當pH大于10時），其平衡溶脹比隨溶液pH的增大明顯變大;將水凝膠置入具有不同離子強度的溶液

4、中，水凝膠的平衡溶脹比隨溶液離子強度的增大而逐漸降低。脲基含量的增大對于水凝膠膠膜的耐熱性能影響不明顯，耐熱性能只有略微的降低。
　　(2) PEG致孔劑用量對聚氨酯脲水凝膠力學及溶脹等性能的影響
　　本章選用第二章中具有較好拉伸強度的配方，以聚乙二醇(PEG)和聚醚二元醇(PPG)為軟段，異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)為硬段，二羥甲基丙酸(DMPA)、一縮二乙二醇(DEG)為親水擴鏈劑和小分子擴鏈劑，合成了聚氨酯脲的預聚體

5、溶液，以水為間接擴鏈劑合成具有一定脲基含量的聚氨酯脲溶液，采用聚乙二醇(Mn=1000)作為致孔劑，合成了系列不同PEG致孔劑用量的聚氨酯脲水凝膠，采用紅外光譜和掃描電鏡對聚氨酯脲水凝膠結(jié)構(gòu)進行了表征，探討了致孔劑PEG1000的用量對聚氨酯脲水凝膠的溶退脹、力學性能以及環(huán)境響應性能的影響。結(jié)果表明:以PEG1000作為致孔劑，致孔效果較好;當致孔劑(PEG1000)的用量大于12％時，聚氨酯脲水凝膠具有較好的微孔結(jié)構(gòu)，并且其平衡溶脹吸

6、水率可以提高將近1倍。致孔劑PEG1000的加入降低了聚氨酯脲水凝膠膠膜的拉伸性能，其壓縮強度也有略微降低，但是，當其含量為12％，仍能保持較好的機械性能，拉伸強度和斷裂伸長率分別可達8.17MPa和2145％。該系列的聚氨酯脲水凝膠具有一定的pH值和離子濃度敏感性能，且在不同pH的緩沖溶液中交替放置時，其溶脹度能夠呈現(xiàn)具有規(guī)律性的變化。
　　(3)聚氨酯脲-聚乙烯醇(PUA-PVA)共混水凝膠的制備及性能的研究
　　第三章

7、中致孔劑的加入，能夠提高水凝膠的溶脹性能，但是其平衡溶脹比不大。為了進一步提高水凝膠的溶脹度，本章采用親水性更好的聚乙烯醇(PVA)材料，通過物理共混的方法，成功制備了系列不同PVA含量的聚氨酯脲-聚乙烯醇共混水凝膠，并通過紅外，掃描電鏡表征了水凝膠的結(jié)構(gòu)，平衡溶脹比的測試表征了水凝膠對pH值和離子強度的敏感性，并研究了水凝膠的壓縮性能，溶脹性能以及保水性能。結(jié)果表明:合成的PUA-PVA共混水凝膠的孔洞結(jié)構(gòu)均勻，具有優(yōu)異的吸水性能，當