高性能低毒聚氨酯材料的合成與研究.pdf

1、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(jìn)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(qiáng)、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)60min后，環(huán)碳酸酯基團(tuán)基本都反應(yīng)完全，在DMF

2、溶劑中反應(yīng)最好，并且產(chǎn)物儲(chǔ)存穩(wěn)定性高。
　　 通過(guò)使用封閉劑對(duì)聚醚型聚氨酯預(yù)聚體中的異氰酸酯基進(jìn)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(shí)驗(yàn)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(dá)到平衡。
　　 對(duì)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(guò)高，并且降

3、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(jī)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(shí)驗(yàn)對(duì)膠液的成膜工藝進(jìn)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(guò)180s固化后，得到的力學(xué)性能優(yōu)異，伸長(zhǎng)100％模量為5MPa，斷裂強(qiáng)度為25.1MPa，斷裂伸長(zhǎng)率為424％；而苯酚封閉的體系要在1

4、70℃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(duì)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1:0.9時(shí)，制得了高性能的膜；低分子量的PTMG二元醇制備的膜性能強(qiáng)度高；使用的環(huán)碳酸酯產(chǎn)率越大，膜機(jī)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(duì)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(gè)不同的Tg