半有機(jī)晶體及單端羥基聚乙二醇醚對聚醚型聚酯彈性體的改性研究.pdf

1、聚氨酯彈性體(PU)，由于其優(yōu)異的性能而被廣泛應(yīng)用，其結(jié)構(gòu)中軟、硬鏈段之間的氫鍵與其優(yōu)異的性能有直接關(guān)系，氫鍵在聚氨酯體系中能夠加強(qiáng)硬鏈段的取向作用從而可以對軟硬鏈段之間的微相分離起到促進(jìn)作用，同時還起到了物理交聯(lián)的作用。聚醚型聚氨酯體系中存在于其硬鏈段上的胺基(-NH)不僅可以與其鏈段上的羰基(=O)相互作用產(chǎn)生氫鍵，而且可以和軟鏈段中醚基(-O-)相互作用產(chǎn)生氫鍵。半有機(jī)晶體是無機(jī)鹽與有機(jī)物在特殊環(huán)境下相互作用形成的一種非線性光學(xué)材

2、料，本文合成了兩種表面帶氨基(-NH2)的半有機(jī)晶體，其特殊的晶體表面可作為供氫基團(tuán)與聚醚型聚氨酯體系中的羰基和醚基有一定的相互作用而影響到體系的微觀結(jié)構(gòu)和宏觀性能。
　　同時，聚氨酯結(jié)構(gòu)中軟硬鏈段間的相互作用影響其強(qiáng)度，對于軟鏈段為聚醚型的聚氨酯來說，增加基體中醚鍵的數(shù)量，必定會影響醚鍵的氫鍵化程度而影響到聚氨酯的宏觀性能。
　　本文以聚四亞甲基醚二醇(PTMG)、2，4-甲苯二異氰酸酯(TDI-100)、二甲硫基甲苯二胺

3、(DMTDA，E-300)為原料，以半有機(jī)晶體和烯丙基聚乙二醇醚(TPEG-2400)作為改性劑，利用兩步法來合成制備出改性聚醚型PU材料，利用力學(xué)測試來分析材料的力學(xué)性能變化，利用傅里葉紅外測試(FTIR)、差熱掃描測試(DSC)、熱重測試(TGA)及動態(tài)力學(xué)分析(DMA)測試來深入分析體系的微觀形態(tài)的變化。
　　結(jié)果表明:
　　1)聚醚型聚氨酯/半有機(jī)晶體復(fù)合材料的各項力學(xué)數(shù)據(jù)均隨擴(kuò)鏈系數(shù)的增長而增長，且耐撕裂強(qiáng)度和拉伸

4、強(qiáng)度與空白樣相比都顯著升高，而斷裂伸長率伴隨半有機(jī)晶體添加量的增大而呈現(xiàn)先降低后上升趨勢。FTIR分析指出，聚醚型聚氨酯體系中添加半有機(jī)晶體能夠使體系中自由羰基的特征峰向低波段移動，表明了其硬鏈段上羰基的氫鍵化水平得到提高，同時，軟鏈段上醚基的氫鍵化水平也得到了一定程度的提升。TGA分析指出，半有機(jī)晶體對聚醚型聚氨酯彈性體的耐熱性能沒有明顯提高作用。結(jié)合DSC所測定PU軟鏈段的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)和DMA測定的以E"～T為標(biāo)準(zhǔn)而得到材

5、料的Tg能夠發(fā)現(xiàn)復(fù)合材料體系的Tg有所下降，所以，可以認(rèn)為半有機(jī)晶體對聚醚型聚氨酯軟硬鏈段之間的微相分離存在一定影響。DMA結(jié)果還表明，聚醚型聚氨酯體系中添加入GBD半有機(jī)晶體，使得體系的儲能模量有所增加而耗能模量卻稍有下降。
　　2)以半有機(jī)晶體來改性低硬鏈段含量的聚醚型聚氨酯能夠明顯提升其耐撕裂強(qiáng)度，同時，其拉伸強(qiáng)度較空白樣也有一定程度的提升。DMA測試結(jié)果表明，兩種半有機(jī)晶體甘氨酸-溴化鈣(GCB)和甘氨酸-氯化鋇(GBD)

6、對聚氨酯軟硬鏈段的微相分離效果影響不明顯。
　　3)與純聚氨酯相比，聚氨酯中加入少量的單端羥基聚乙二醇醚(TPEG)可使聚氨酯的耐撕裂強(qiáng)度有較大程度的提升，但拉伸強(qiáng)度及斷裂伸長率都降低，并且伴隨添加TPEG量的上升而下降趨勢越劇烈。TGA結(jié)果表明，聚氨酯體系中添加TPEG使得其耐熱性能略有降低。DSC結(jié)果表明，聚氨酯體系中添加TPEG能夠使其玻璃轉(zhuǎn)化溫度有所下降。DMA結(jié)果表明，聚氨酯體系中添加TPEG能夠使其儲能模量和耗能模量均