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聚氨酯酰亚胺弹性体的合成、结构和性能

作　者: 杨晓慧
导　师: 刘允航
学　校: 上海交通大学
专　业: 化学工程
关键词: 聚氨酯酰亚胺弹性体性能共聚扩链剂双端氨基(聚)酰胺酸双端氨基(聚)酰亚胺微相分离结晶性氢键
分类号: TQ334.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

聚氨酯(PU)弹性体具有优良的耐磨性能、韧性、耐疲劳性、耐化学腐蚀性及高抗冲性等,是一类用途广泛的工程材料。不过,用传统原料和方法制备的聚氨酯弹性体也有着耐热性不好的弱点,因而限制了它在工程技术领域的进一步应用。通过共聚的方式将耐热性基团及刚性基团引入到聚氨酯主链中去,是改善聚氨酯弹性体耐热性能及机械性能的重要方法。本论文从硬段对聚氨酯进行了改性。首先合成了两种含有耐热性杂环基团的新型扩链(交联)剂,分别为双端氨基(聚)酰胺酸和合成双端氨基(聚)酰亚胺,并利用红外光谱、元素分析等方法验证其结构。然后采取预聚体法,制备一系列改性聚氨酯弹性体。利用红外光谱、广角X-射线衍射、差示扫描量热分析、热失重分析、动态机械热分析、原子力显微镜、机械强度测试等对弹性体结构和性能进行了测试。结果表明,含酰亚胺环的一系列弹性体的热性能和拉伸性能均优于传统的以3,3’-二氯-4,4’-二氨基-二苯基甲烷(MOCA)扩链的聚氨酯弹性体。这说明刚性芳基酰亚胺基团的引入改善了聚氨酯弹性体的热性能和机械性能。另外,通过测试还可以推断,含酰亚胺环的聚氨酯弹性体的微相分离程度和结晶性高于传统聚氨酯,这可能是由于酰亚胺环的引入使得硬段间的极性和氢键度增加导致了硬段间作用力增大所致。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章前言  9-22
  1.1 聚氨酯简介  9
  1.2 聚氨酯弹性体的结构  9-11
  1.3 聚氨酯弹性体的结构对性能的影响  11-13
    1.3.1 软段对聚氨酯弹性体性能的影响  11-12
    1.3.2 硬段对聚氨酯弹性体性能的影响  12-13
  1.4 聚氨酯弹性体的改性研究  13-20
    1.4.1 有机硅氧烷改性聚氨酯弹性体  13-15
      1.4.1.1 在软段上引入极性侧基  14
      1.4.1.2 在软段中引入脲基团  14
      1.4.1.3 混合软段  14
      1.4.1.4 硬段中引入离子基团  14-15
    1.4.2 环氧树脂改性聚氨酯弹性体  15
    1.4.3 聚碳酸酯改性聚氨酯弹性体  15
    1.4.4 丙烯酸树脂改性聚氨酯弹性体  15-16
    1.4.5 聚酰亚胺改性聚氨酯弹性体  16-19
      1.4.5.1 PU 预聚体法  17-19
      1.4.5.2 PI 预聚体法  19
      1.4.5.3 PU 预聚体和PI 预聚体共同使用法  19
      1.4.5.4 酰亚胺改性聚氨酯的发展及应用前景  19
    1.4.6 纳米改性聚氨酯弹性体  19-20
  1.5 本文研究的内容和意义  20-22
    1.5.1 本文的立意  20-21
    1.5.2 本文的主要研究内容  21-22
第二章双端氨基（聚）酰胺酸为扩链剂制备聚氨酯酰亚胺弹性体及结构和性能的表征  22-42
  2.1 合成方法综述  22-25
    2.1.1 双端氨基（聚）酰胺酸扩链剂的合成  22-23
    2.1.2 聚氨酯预聚体的合成  23-24
    2.1.3 聚氨酯弹性体的合成  24-25
      2.1.3.1 双端氨基（聚）酰胺酸扩链聚氨酯弹性体的合成  24-25
      2.1.3.2 MOCA 扩链聚氨酯弹性体的合成  25
  2.2 合成实验  25-27
    2.2.1 试剂及处理  25
    2.2.2 实验  25-27
      2.2.2.1 双端氨基（聚）酰胺酸扩链剂的合成  25-26
      2.2.2.2 聚氨酯预聚体的合成及异氰酸根含量的测定  26-27
      2.2.2.3 聚氨酯弹性体的合成  27
  2.3 聚氨酯弹性体的结构和性能  27-41
    2.3.1 测试方法  27-28
    2.3.2 测试结果分析  28-41
      2.3.2.1 红外光谱分析（FT-IR）  28-29
      2.3.2.2 差示扫描量热分析（DSC）  29-30
      2.3.2.3 热重分析测试（TGA）  30-32
      2.3.2.4 动态力学性能（DMA）测试  32-33
      2.3.2.5 X射线衍射(XRD)测试  33-34
      2.3.2.6 原子力显微镜（AFM）测试  34-35
      2.3.2.7 机械性能测试  35-36
      2.3.2.8 酰亚胺基和氨基甲酸基键热裂解分析  36-41
  2.4 本章小结  41-42
第三章双端氨基（聚）酰亚胺为扩链剂制备聚氨酯酰亚胺弹性体及结构和性能的表征  42-55
  3.1 合成方法综述  42-44
    3.1.1 双端氨基（聚）酰亚胺扩链剂的合成  42-43
    3.1.2 聚氨酯预聚体的合成  43
    3.1.3 聚氨酯弹性体的合成  43-44
  3.2 合成实验  44-45
    3.2.1 试剂及处理  44
    3.2.2 实验  44-45
      3.2.2.1 双端氨基（聚）酰亚胺扩链剂的合成  44-45
      3.2.2.2 聚氨酯预聚体的合成及异氰酸根含量的测定  45
      3.2.2.3 聚（酰亚胺-氨酯）弹性体膜的制备  45
  3.3 双端氨基（聚）酰亚胺扩链剂及中间体（TA）的表征  45-47
    3.3.1 测试仪器及方法  45-46
    3.3.2 结果与分析  46-47
      3.3.2.1 红外分析（FT-IR）  46-47
      3.3.2.2 元素分析（EA）  47
  3.4 聚（氨酯酰亚胺）弹性体的结构和性能  47-54
    3.4.1 测试仪器及方法  47-48
    3.4.2 结果与分析  48-54
      3.4.2.1 红外光谱（IR）  48
      3.4.2.2 差示扫描量热分析（DSC）  48-49
      3.4.2.3 热失重分析（TG）  49-51
      3.4.2.4 X-射线衍射(XRD)  51-52
      3.4.2.5 原子力显微镜（AFM）  52
      3.4.2.6 机械性能  52-54
  3.4 本章小结  54-55
第四章全文总结  55-56
参考文献  56-63
攻读学位期间发表的论文  63-64
致谢  64

聚氨酯酰亚胺弹性体的合成、结构和性能

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