功能性聚氨酯彈性體制備及性能研究.pdf

1、聚氨酯彈性體由軟、硬兩種鏈段嵌段組成,可以對其進(jìn)行分子設(shè)計(jì)而賦予材料強(qiáng)度高、韌性好、耐磨、耐油等優(yōu)異性能,它既具有橡膠的高彈性又具有塑料的剛性,被稱之為“耐磨橡膠”;此外聚氨酯彈性體可以采用多種加工方式,正是由于這些特性使得聚氨酯彈性體在工業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生、生活用品等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。但聚氨酯材料易水解、阻燃性能差等缺點(diǎn)限制了其應(yīng)用范圍的擴(kuò)大,新型改性技術(shù)通過引入功能性元素提高聚氨酯材料的綜合性能,含氟聚氨酯彈性體(FPUEs)由于氟元

2、素的引入,使彈性體具有優(yōu)異的表面性能、化學(xué)穩(wěn)定性等一些獨(dú)特的性能;含磷聚氨酯彈性體(PPUEs)則由于磷元素的引入使彈性體的阻燃性能提高。本文通過合成兩種新型擴(kuò)鏈劑:含氟二元胺擴(kuò)鏈劑和含磷二元胺擴(kuò)鏈劑,并以此制備了含功能性氟元素及磷元素的聚氨酯彈性體,并對所制備的彈性體性能進(jìn)行了研究。
　　(1)由鄰氯三氟甲苯和對硝基酚成功合成了一種新型的芳香族含氟二胺:2-三氟甲基-4,4-二硝基二苯醚(TDAP)。通過FTIR、1HNMR、1

3、9FNMR對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。結(jié)果表明:合成的二元胺在分子結(jié)構(gòu)上與預(yù)期設(shè)定的TDAP的結(jié)構(gòu)完全一致。
　　(2)以TDAP作擴(kuò)鏈劑,聚四甲基醚二醇(PTMEG)和甲苯二異氰酸酯(TDI)為原料合成了含氟聚氨酯彈性體。在合成過程中通過改變異氰酸酯指數(shù),改變軟段的分子量,調(diào)節(jié)聚氨酯的硬段與軟段的組成比例,制備了一系列的含氟聚氨酯彈性體。FPUEs由于氟元素的引入,材料接觸角變大,表面能降低,此外含氟聚氨酯的吸水率遠(yuǎn)低于MOCA擴(kuò)鏈制備

4、的PUE,體現(xiàn)了FPUEs較好的憎水性,并且隨著氟含量的提高表面能下降及憎水性增強(qiáng)的趨勢明顯;TDAP擴(kuò)鏈制備的含氟聚氨酯彈性體的熱穩(wěn)定性要高于MOCA擴(kuò)鏈制得的PUE;FPUEs的阻燃性能隨著硬段含量的增加而得到提高,FPUEs同時(shí)保持了較好的物理機(jī)械性能。
　　(3)由苯基二氯磷酸酯通過一步法成功合成了一種新型的含磷二元胺:苯基二氨基磷酸酯(PDAP)。通過FTIR、1HNMR、31PNMR對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。結(jié)果表明:合成的

5、二元胺在分子結(jié)構(gòu)上與預(yù)期設(shè)定的PDAP的結(jié)構(gòu)完全一致。
　　(4)以PDAP作擴(kuò)鏈劑,TDI和聚酯二元醇為原料合成了含磷聚氨酯彈性體。在合成過程中通過改變聚酯二元醇的分子量,調(diào)節(jié)聚氨酯的硬段與軟段的組成比例,制備了一系列的含磷聚氨酯彈性體。含磷聚氨酯彈性體PPUEs的起始降解溫度相對MOCA擴(kuò)鏈制備的PUEs降低,但彈性體的殘?zhí)苛看蠓岣?軟段平均分子量為1213g/mol的PPUE-1(磷含量1.6％)的殘?zhí)柯蔬_(dá)到35%;PPU

6、Es殘?zhí)康谋砻孑^為緊致。
　　(5)通過熱失重法研究了聚氨酯材料的熱分解過程,并分別通過積分和微分處理方法計(jì)算了各種配方的聚氨酯彈性體的熱分解過程的活化能,并對活化能進(jìn)行了分析。PTMEG為軟段的聚氨酯彈性體中,MOCA擴(kuò)鏈制得的聚氨酯彈性體的DTG峰與TDAP擴(kuò)鏈制得的含氟聚氨酯彈性體的DTG有區(qū)別;在聚酯為軟段的聚氨酯材料中,材料的降解分為兩個(gè)階段,含磷聚氨酯彈性體第一階段的熱解活化能低于MOCA擴(kuò)鏈的聚氨酯PUE-1,但第二