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功能性耐高温聚氨酯的制备与性能测试

2020-12-11阅读(147)

功能性耐高温聚氨酯的制备与性能测试

论文摘要

聚氨酯（PU）是一种介于一般橡胶与塑料之间的弹性体,它性能优越,应用范围广,但是PU的力学性能与热稳定性不佳,这导致PU的应用受到了限制。聚酰亚胺是一种耐热性能优异的高分子化合物,在聚氨酯链段中引入酰亚胺结构可以显著提高聚氨酯的耐热性以及力学强度。高度支化结构由于其独特的结构,利用高度支化结构改性聚氨酯能提高PU的力学强度。环氧树脂是一种高模量、高强度的优质材料,用PU作为环氧树脂的固化剂可以合成性能优异的共聚物。有机硅材料具有特殊性能,可以赋予聚合物某些特殊性能。本文用甲苯-2,4-二异氰酸酯（TDI）、聚碳酸酯二醇（PCDL）、3,3’,4，4’-二苯醚四羧酸二酐（ODPA）、KH-550合成出硅烷封端的聚氨酯酰亚胺。由于成功引入酰亚胺基团以及硅氧烷,材料的耐热性能得到了明显的提高,初始分解温度达到300℃以上,耐热性能随着加入ODPA量的增多而增强。引入的力学强度高的酰亚胺芳杂环导致新材料的拉伸强度要比PU高许多,材料的储能模量也增大。用TDI、PCDL、 DMPA以及ATA为原料合成高度支化结构的水性聚氨酯,然后用环氧树脂与产物进行交联合成出超支化水性聚氨酯-环氧树脂共聚物。通过红外与核磁表征,己成功合成出HBWPU/EP。通过TG和拉伸测试,发现支化结构的引入使得产物的热稳定性以及拉伸强度,而EP的引入更是大大提高热稳定性与力学性能。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 文献综述
  • 1 聚氨酯
  • 1.1 聚氨酯合成原料
  • 1.2 聚氨酯的结构
  • 2 水性聚氨酯
  • 2.1 亲水扩链剂
  • 2.2 成盐剂
  • 2.3 溶剂
  • 3 聚氨酯-酰亚胺
  • 3.1 聚氨酯-酰亚胺合成方法
  • 3.1.1 预聚法
  • 3.1.1.1 PU预聚体法
  • 3.1.1.1.1 NCO-PU预聚体与二酐反应
  • 3.1.1.1.2 NCO-PU预聚体与氨基封端酰亚胺反应
  • 3.1.1.1.3 NCO-PU预聚体与羟基封端酰亚胺反应
  • 3.1.1.1.4 NCO-PU预聚体与聚酰胺酸反应
  • 3.1.1.2 PI预聚体法
  • 3.1.2 一步法
  • 3.1.3 Diel-Alder法
  • 3.1.4 Curtius法
  • 3.2 聚氨酯-酰亚胺的应用前景
  • 4 高度支化聚氨酯
  • 4.1 高度支化聚合物简介
  • 4.2 高度支化聚氨酯（HBPU）的合成
  • 4.3 高度支化聚氨酯的应用
  • 4.3.1 聚合物固体电解质
  • 4.3.2 固-固相变储热材料
  • 4.3.3 印刷油墨
  • 4.3.4 制备金属纳米粒子
  • 5 聚氨酯-环氧树脂
  • 5.1 聚氨酯-环氧树脂的合成方法
  • 5.1.1 共混法
  • 5.1.2 接枝共聚法
  • 5.1.3 环氧开环法
  • 5.1.3.1 端氨基聚氨酯与环氧基团开环
  • 5.1.3.2 端异氰酸根聚氨酯预聚体与环氧基团开环
  • 5.1.3.3 聚氨酯中的羧基开环环氧基团
  • 5.2 聚氨酯-环氧树脂材料的应用
  • 6 聚氨酯的有机硅改性
  • 7 选题的目的和意义
  • 第二章 硅烷封端聚氨酯-酰亚胺的制备及性能研究
  • 1 实验部分
  • 1.1 实验原料
  • 1.2 主要的实验仪器
  • 1.3 主要测试表征仪器
  • 2 分析与测试
  • 2.1 -NCO含量的测定
  • 2.1.1 方法原理
  • 2.1.2 试剂
  • 2.1.3 分析步骤
  • 2.2 红外光谱（FT-IR）
  • 2.3 示差扫描量热分析（DSC）
  • 2.4 热重分析（TGA）
  • 2.5 拉伸强度的测定
  • 2.6 动态热力学分析（DMA）
  • 3. 硅烷封端聚氨酯-酰亚胺的制备
  • 4 结果与讨论
  • 4.1 预聚体NCO含量的测定
  • 4.2 红外光谱分析
  • 4.3 DSC分析
  • 4.4 热重分析
  • 4.4.1 硅烷偶联剂对PU的TG曲线影响
  • 4.4.2 ODPA含量对PUI-Si的TG曲线影响
  • 4.5 力学性能测试
  • 4.6 DMA分析
  • 5 本章小结
  • 第三章 环氧树脂改性超支化水性聚氨酯
  • 1 实验部分
  • 1.1 实验原料
  • 1.2 主要的实验仪器
  • 1.3 仪器
  • 2 分析与测试
  • 2.1 -NCO含量的测定
  • 2.2 红外光谱（FT-IR）
  • 2.3 核磁共振谱（NMR）
  • 2.4 水分散液粒径测试（PCS）
  • 2.5 热重分析（TGA）
  • 2.6 拉伸强度的测定
  • 3 高度支化水性聚氨酯合成
  • 3.1 端氨基高度支化水性聚氨酯的合成
  • 3.2 环氧树脂改性超支化水性聚氨酯材料的制备
  • 4 结果分析与讨论
  • 4.1 预聚体NCO含量的测定
  • 4.2 红外光谱分析
  • 13C NMR分析'>4.313C NMR分析
  • 4.4 高度支化水性聚氨酯的粒径
  • 4.5 TG分析
  • 4.5.1 nNCO/nOH比值对HBWPU热失重的影响
  • 4.5.2 EP的引入对聚氨酯热失重的影响
  • 4.6 力学性能测试
  • 4.6.1 支化度对HBWPU应力-应变的影响
  • 4.6.2 EP加入量对HBWPU/EP应力-应变的影响
  • 5 本章小结
  • 第四章 结论
  • 参考文献
  • 攻读硕士期间发表的论文
  • 致谢

    • 相关论文文献

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