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高亲水性聚氨酯的合成和性能研究

作　者: 李静
导　师: 王庆海；路中伟
学　校: 华东理工大学
专　业: 材料工程
关键词: 亲水性扩链剂聚乙二醇聚氨酯弹性体微相分离
分类号: TQ323.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

本文主要研究了亲水性扩链剂及聚氨酯弹性体的合成及其性能的影响因素,通过预聚体法合成了具有亲水性的聚氨酯弹性体并对它们的结构和性能进行分析。工作主要分为两个方面：(1)通过顺丁烯二酸酐和二乙醇胺的反应制备含有羧基的阴离子型亲水扩链剂,对它的合成条件进行了研究并对它的结构进行了表征。(2)通过预聚体法合成了一系列具有亲水性能的聚氨酯弹性体,并对其进行表征和性能测试以期得到具有较好力学性能和亲水性能的聚氨酯弹性体。顺丁烯二酸酐和二乙醇胺的反应活性较高,反应较为简单迅速,但是必须控制好反应时间、温度和反应的摩尔比。本文通过一系列实验研究,对顺丁烯二酸酐和二乙醇胺反应生成的单马来酰胺酸的合成条件作了最优选择并对其进行了表征测试,确定了其分子结构。使用分子量相同的不同聚醚合成聚氨酯弹性体样品,随着聚醚分子中醚氧键含量的增加,生成的聚氨酯弹性体亲水性能越大,但是力学性能相应变差。且随着软段的醚氧键的含量增加,PU弹性体中软段的Tg随着增高。使用不同分子量的聚乙二醇合成聚氨酯弹性体样品,随着分子量的增大,亲水性能相应增大。力学性能应该随着聚乙二醇分子量的增加而减小,但是聚乙二醇2000由于规整性好,在室温下易结晶,因此具有较好的拉伸强度。因此力学性能排序是PU-2000>PU-400>PU-1000。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章文献综述  9-29
  1.1 引言  9-10
  1.2 聚氨酯弹性体  10
  1.3 合成聚氨酯常用原料  10-15
    1.3.1 低聚物多元醇  10-11
    1.3.2 多异氰酸酯  11-14
    1.3.3 扩链交联剂  14
    1.3.4 配合剂  14-15
  1.4 聚氨酯的加工合成工艺  15-16
  1.5 聚氨酯合成及反应机理  16-23
    1.5.1 异氰酸酯的一般化学反应  16-17
    1.5.2 异氰酸酯在合成中的各种化学反应  17-20
    1.5.3 聚氨酯弹性体合成的反应  20-23
  1.6 聚氨酯性能  23-27
    1.6.1 分子间的力对聚氨酯性能的影响  23-24
    1.6.2 聚氨酯化学原料的结构和组成对性能的影响  24-26
    1.6.3 聚氨酯的热氧化稳定性  26-27
    1.6.4 聚氨酯的溶解性  27
    1.6.5 聚氨酯的亲水性  27
  1.7 课题主要研究内容及主要创新点  27-29
第2章亲水性扩链剂的制备和表征  29-40
  2.1 实验部分  32-33
    2.1.1 实验药品  32
    2.1.2 实验仪器  32
    2.1.3 单马来酰胺酸(BM)的制备  32-33
    2.1.4 测试与表征  33
  2.2 结果与讨论  33-36
    2.2.1 单马来酰胺酸的溶解性测试  33
    2.2.2 反应溶剂的选择  33
    2.2.3 反应温度对产率的影响  33-35
    2.2.4 原料配比对产率的影响  35-36
    2.2.5 反应时间对产率的影响  36
  2.3 分析与表征  36-39
    2.3.1 单马来酰胺酸的酸值分析  36
    2.3.2 单马来酰胺酸的元素分析  36-39
  2.4 结论  39-40
第3章亲水性聚氨酯弹性体的制备  40-60
  3.1 引言  40-41
  3.2 实验部分  41-45
    3.2.1 原料与试剂  41
    3.2.2 实验仪器与测试设备  41-42
    3.2.3 制备部分  42-44
    3.2.4 分析、测试及表征  44-45
  3.3 结果与讨论  45-57
    3.3.1 加料方式对聚氨酯弹性体的力学性能和玻璃化温度(Tg)影响  45-46
    3.3.2 分子量为1000的不同聚醚(PPG,PEG,PTMG)与TDI反应的比较  46-50
    3.3.3 不同聚醚对PU弹性体亲水性影响  50-51
    3.3.4 不同扩链剂对聚氨酯弹性体亲水性的影响  51
    3.3.5 不同扩链剂合成的聚氨酯弹性体的溶胀动力学研究  51-54
    3.3.6 不同分子量PEG合成聚氨酯材料的性能对比  54-57
  3.4 聚氨酯合成过程中的问题  57-58
    3.4.1 聚醚的脱水  57-58
    3.4.2 TDI的滴加  58
    3.4.3 预聚反应时间  58
    3.4.4 扩链剂的加入  58
    3.4.5 季铵化  58
    3.4.6 固化成膜  58
  3.5 本章结论  58-60
第4章结论  60-61
参考文献  61-65
致谢  65-66
在读期间发表论文  66

高亲水性聚氨酯的合成和性能研究

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