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形状记忆性硅烷化聚已内酯型聚氨酯及其杂化材料的制备

作　者: 李平
导　师: 陈建定
学　校: 华东理工大学
专　业: 材料科学与工程
关键词: 聚己内酯型聚氨酯硅烷封端率形状记忆杂化材料
分类号: TQ323.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

线型形状记忆聚氨酯在形状记忆性能方面存在回复力小,回复速率慢,不能循环多次使用的缺点。针对线型形状记忆聚氨酯的不足,本文分别合成了带硅烷侧基的和端硅烷化的2种聚己内酯型聚氨酯；通过在端硅烷化型聚氨酯的分子链中引入化学交联和增强粒子,制备聚氨酯杂化材料,以提高聚氨酯的形状记忆性能。研究内容围绕三方面进行。(1)首先对钛酸四异丙酯进行改性,得到了带有硅烷基团的钛酸酯衍生物Ti(OMEA-KH560)4,以此引发己内酯单体聚合,得到不同聚合度(DPn=10～60)的聚己内酯(PCL)二醇,再与4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)反应,获得带硅烷侧基的聚己内酯型聚氨酯(s-SPCLU)。采用FT-IR及1H-NMR对Ti(OMEA-KH560)4进行结构表征,证明了产物结构与设计结构一致。s-SPCLU的凝胶含量较低,没有形成有效的交联网络；随PCL二醇的聚合度增大,s-SPCLU的熔点、结晶度及热稳定性有所提高。(2)用乙二醇引发ε-己内酯(CL)本体聚合得到聚己内酯(PCL)二醇,再依次与MDI和3-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)反应,改变硅烷的用量,得到可湿固化的端硅烷化聚己内酯型聚氨酯(e-SPCLU)。探讨了不同硅烷封端率(50-100%)对e-SPCLU交联特征、热性能、力学性能、形状记忆性及热稳定性能的影响。结果表明：硅烷封端率从50%增加到100%,e-SPCLU的凝胶含量增大,证实了交联网络的存在。交联对PCL链段的结晶有限制作用,e-SPCLU的熔点、熔融焓、结晶温度,结晶度都随着硅烷封端率的提高而降低。硅烷封端率提高,e-SPCLU的弹性模量和断裂伸长率不断降低,但高弹态模量增大,交联密度提高,回复力增大。e-SPCLU的回复温度在熔点附近,且在2-4℃温度范围内基本上完全回复。e-SPCLU的形状回复率96%以上,且随硅烷封端率提高而增大。与线型PCLU相比,e-SPCLU具有更好的循环回复性能和热稳定性。(3)以端硅烷化聚己内酯型聚氨酯(e-SPCLU)为基体,正硅酸乙酯(TEOS)为前躯体,通过溶胶凝胶法制备了聚氨酯/Si02杂化材料。探讨了不同TEOS用量对杂化材料交联特征、热性能、力学性能、动态力学性能、形状记忆性及热稳定性能的影响。结果表明：加入TEOS,杂化材料的交联度进一步增大；Si02粒子与聚氨酯存在相互作用,有利于分子链的结晶,杂化材料的熔点和结晶温度得到了提高。加入少量的TEOS,PU/SiO2杂化材料中的Si02粒子起到增强增韧的作用,拉伸强度和断裂伸长率都得到了提高。经过5次循环回复,杂化材料的形状回复率保持在97%以上,具有很好的循环回复性能。杂化材料比e-SPCLU具有更好的耐热性。

形状记忆性硅烷化聚已内酯型聚氨酯及其杂化材料的制备

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