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蓖麻油TDI聚氨酯互穿网络型聚合物的研究

作　者: 石红娥
导　师: 谭晓明
学　校: 华中师范大学
专　业: 有机化学
关键词: 蓖麻油聚氨酯互穿网络聚合物力学性能潮气固化热分解动力学
分类号: O633.14
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

本文采用顺序聚合方法，利用蓖麻油（CO）甲苯二异氰酸酯（TDI）和交联剂（苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈、环氧树脂E—44和E—51）等为原料制备出了蓖麻油聚氨酯互穿网络聚合物（IPN-Interpenetrating Polymer network）。研究了反应条件对蓖麻油聚氨酯预聚体（CO-TDI）合成的影响，体系组成与IPN力学性能的关系，IPN潮气固化动力学、形态结构和耐热性能及IPN的热分解动力学。结果表明：随着n-NCO／OH配比的增加，CO-TDI中-NCO百分含量增加，双键含量减小，粘度减小；升高反应温度，CO-TDI中-NCO含量减少；保存时间增加，CO-TDI粘度增加；CO-TDI能够溶解在苯、甲苯、二甲苯、丙酮、乙酸乙酯中，不溶与乙醇。随着固化时间的延长，IPN的抗拉强度逐渐增大；烯类单体IPN比环氧树脂IPN的抗拉强度大；CO-TDI中nNCO／OH的配比为2.25时IPN的抗拉强度最高；添加抗氧剂1010、紫外光吸收剂UV-327和光稳定剂292等对IPN的抗拉强度影响不大；增加引发剂和催化剂用量，IPN抗拉强度均先增大后减小。CO-TDI／St IPN体系的潮气固化过程比较缓慢，固化速度随环境湿度和温度的增加而增大，属于一级反应，反应活化能为34.45kJ·mol^-1。在受热过程中IPN的降解是分步进行的，聚氨酯网络的的降解大约在240～330℃，聚烯烃网络的降解大约在330℃～390℃，聚合物的后期降解大约在390℃～500℃；聚氨酯网络的降解主要形成CO₂、H₂O和异氰酸酯、醇等，聚烯烃网络的降解主要形成烯烃、烷烃化合物；聚合物的后期降解过程不产生CO₂和H₂O；体系组成对IPN的耐热性能有一定的影响，在CO-TDI／St，CO-TDI／AN和CO-TDI／MMA三种IPN中CO-TDI／AN的耐热性最好，CO-TDI／St与CO-TDI／MMA降解过程中的焓变量和降解速率比较接近；CO-TDI／St热分解的三个阶段均为一级反应，反应活化能分别为18.998kJ·mol^-1、74.302kJ·mol^-1、197.663kJ·mol^-1。

全文目录

中文摘要  4-5
Abstract  5-10
第一章绪论  10-20
  1.1 蓖麻油聚氨酯IPN的制备方法  11-12
    1.1.1 蓖麻油聚氨酯IPN的顺序法制备  11-12
    1.1.2 蓖麻油聚氨酯IPN的同步法制备  12
  1.2 蓖麻油聚氨酯IPN的种类  12-14
    1.2.1 芳香族二异氰酸酯蓖麻油聚氨酯IPN  13
    1.2.2 脂肪族二异氰酸酯蓖麻油聚氨酯IPN  13
    1.2.3 蓖麻油聚氨酯/烯类单体IPN  13-14
    1.2.4 蓖麻油聚氨酯/环氧树脂IPN  14
    1.2.5 蓖麻油聚氨酯/不饱和聚酯IPN  14
  1.3 蓖麻油聚氨酯IPN形成过程的动力学分析  14
  1.4 蓖麻油聚氨酯IPN的结构  14-16
  1.5 蓖麻油聚氨酯IPN的主要性能  16-18
    1.5.1 蓖麻油聚氨酯IPN的力学性能  16
    1.5.2 蓖麻油聚氨酯IPN的溶胀性能  16-17
    1.5.3 蓖麻油聚氨酯IPN的热稳定性  17
    1.5.4 蓖麻油聚氨酯IPN的电学性能  17-18
  1.6 蓖麻油聚氨酯IPN的主要应用  18-19
    1.6.1 蓖麻油聚氨酯IPN在涂料中的应用  18
    1.6.2 蓖麻油聚氨酯IPN在粘接剂中的应用  18
    1.6.3 蓖麻油聚氨酯IPN在弹性体中的应用  18-19
  1.7 本课题的研究目标、思路和方法  19-20
第二章蓖麻油TDI聚氨酯预聚体的合成  20-29
  2.1.实验部分  20-23
    2.1.1 原料、试剂和仪器  20-21
    2.1.2 CO-TDI的制备  21
    2.1.3 CO-TDI中-NCO含量的测定  21
    2.1.4 CO-TDI中双键含量的测定  21-22
    2.1.5 CO-TDI相对粘度的测定  22
    2.1.6 CO-TDI溶解性的测定  22-23
  2.2.结果与讨论  23-28
    2.2.1 反应温度对CO-TDI的影响  23-24
    2.2.2 n-NCO/OH的配比对CO-TDI的影响  24-25
    2.2.3 CO-TDI的稳定性  25-27
    2.2.4 CO-TDI的溶解性  27-28
  2.3.结论  28-29
第三章 CO-TDI聚氨酯IPN的力学性能  29-39
  3.1.实验  29-30
    3.1.1 原料试剂和仪器  29-30
    3.1.2 CO-TDI IPN的制备  30
    3.1.3 IPN力学性能的测定  30
  3.2.结果与讨论  30-38
    3.2.1 固化时间对IPN力学性能的影响  30-31
    3.2.2 烯类单体种类对IPN力学性能的影响  31-32
    3.2.3 环氧树脂种类对IPN力学性能的影响  32-33
    3.2.4 CO-TDI中n-NCO/OH配比对IPN力学性能的影响  33-34
    3.2.5 混合单体对IPN抗拉强度的影响  34
    3.2.6 添加剂对IPN力学性能的影响  34-36
    3.2.7 引发剂种类及用量对IPN力学性能的影响  36-37
    3.2.8 催化剂用量对IPN力学性能的影响  37-38
  3.3.结论  38-39
第四章 CO-TDI聚氨酯IPN的潮气固化动力学  39-48
  4.1.实验  39-40
    4.1.1 原料、试剂和仪器  39-40
    4.1.2 IPN的潮气固化  40
    4.1.3 潮气固化过程的红外光谱分析  40
  4.2.结果与讨论  40-47
    4.2.1 CO-TDI/St IPN的潮气固化过程分析  40-41
    4.2.2 CO-TDI/St IPN的潮气固化速率分析  41-43
    4.2.3 相对湿度对潮气固化速度的影响  43
    4.2.4 温度对潮气固化速度的影响  43-44
    4.2.5 IPN的潮气固化过程的动力学分析  44-47
  4.3 结论  47-48
第五章 CO-TDI聚氨酯IPN的热分析  48-58
  5.1.实验  48-49
    5.1.1 原料和仪器  48
    5.1.2 CO-TDI IPN的制备  48-49
    5.1.3 CO-TDI聚氨酯IPN的热分析  49
    5.1.4 CO-TDI/St IPN分解产物的红外分析  49
    5.1.5 CO-TDI/St IPN的恒温热分析  49
  5.2 结果与讨论  49-57
    5.2.1 IPN受热过程的TG分析  49-50
    5.2.2 IPN受热过程的DSC分析  50-51
    5.2.3 烯类单体对IPN热降解过程中△H的影响  51-52
    5.2.4 环氧类单体对IPN热降解过程中△H的影响  52
    5.2.5 烯类单体对IPN热降解速率的影响  52-53
    5.2.6 环氧类单体对IPN热降解速率的影响  53-54
    5.2.7 IPN的热分解  54-55
    5.2.8 IPN的恒温热失重  55-56
    5.2.9 IPN的热分解动力学  56-57
  5.3 结论  57-58
第六章主要结论  58-59
参考文献  59-66
在校期间发表的论文、科研成果等  66-67
致谢  67

蓖麻油TDI聚氨酯互穿网络型聚合物的研究

内容摘要

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