新型侧链含氟聚氨酯的合成与表征

论文摘要

聚氨酯（PU）材料因其具有良好的机械性能、可低温固化,附着强度高,以及耐水、耐溶剂、耐低温等优点,在许多领域和日常生活中得到了广泛的应用。但随着社会的迅速发展和进步,对材料的保护性能和装饰性能,尤其是耐久性提出了更高更新的要求,面对新的要求,原有的聚氨酯材料就显示出了很大的不足,限制了它的应用。而含氟聚氨酯（FPU）材料作为一类新型高分子功能材料,由于含氟基团的引入,可以使聚合物同时具有极低的表面能、优异的化学稳定性和憎水憎油性,因此很好的弥补了原有PU材料在这些性能方面的不足。本论文通过自制的含氟二元醇合成出含氟聚氨酯的中间体—含氟聚酯二醇,并对其合成的条件进行了探究,进一步以它为软段制备了含氟聚氨酯材料,并对含氟量对材料的性能的影响做了深入的探究。1.根据反应机理,通过对DMPA进行羟基保护,酰化反应,酯化反应,再利用酸脱保护合成了自制含氟二元醇DMSAC-OH,并对各步的反应条件对产物的影响进行了深入的探究,得到最佳的反应条件,通过红外和核磁验证了DMSAC-OH已经成功合成。2.原料DMSAC-OH、乙二醇和己二酸在催化剂磷酸的作用下,通过逐步缩聚反应成功合成侧链含氟聚酯二醇,并研究了其影响因素,实验表明,醇酸摩尔比为1.3:1时,催化剂的用量为原料总质量的0.5%,反应时间为10h,得到羟值55mg/g,酸值8.2mg/g,分子量为2000的聚酯。3.通过自制的含氟聚酯二醇、聚己二酸乙二醇和TDI反应制得侧链含氟聚氨酯,并用红外聚氨酯和含氟聚氨酯的结构进行了鉴定和表征,分析结果表面已经成功合成侧链含氟聚氨酯。并对接触角测量、吸水率测试、表面自由能等进行了详细的分析,结果表明:含氟量对聚氨酯材料的性能有显著的效果,接触角明显增大,耐水性能提高,表面自由能降低,但是,当含氟量达到一定量时,接触角、耐水性、表面自由能等变化不大。这是由于氟基团在PU的表面已经趋于饱和状态所致。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 含氟聚氨酯
• 1.1 含氟聚氨酯的发展史
• 1.2 含氟聚氨酯的中间体
• 1.2.1 氟化异氰酸酯
• 1.2.2 含氟醇单体
• 1.2.3 含氟聚酯二醇
• 1.2.4 含氟聚醚二醇
• 1.3 含氟聚氨酯的合成
• 1.3.1 由含氟一元醇作为封端剂合成含氟聚氨酯
• 1.3.2 由小分子含氟二醇合成含氟聚氨酯
• 1.3.3 由含氟聚酯二醇合成含氟聚氨酯
• 1.3.4 含氟聚醚二醇
• 1.4 含氟聚氨酯的特性
• 1.4.1 抗紫外线能力超强
• 1.4.2 超常的耐候性
• 1.4.3 突出的耐盐雾性
• 1.4.4 优异的耐化学药品性
• 1.4.5 良好的抗沾污性和耐冲刷性
• 1.4.6 理想的综合性能
• 1.5 影响含氟聚氨酯性能的主要因素
• 1.5.1 分子结构对性能的影响
• 1.5.2 分子间作用力对聚氨酯性能的影响
• 1.5.3 软硬段对聚氨酯性能的影响
• 1.5.4 扩链剂对聚氨酯性能的影响
• 1.6 论文的研究意义和内容
• 1.6.1 论文的研究意义
• 1.6.2 论文的研究内容
• 2 含氟二醇的合成与表征
• 2.1 前言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验原料与仪器
• 2.2.2 实验步骤
• 2.2.3 表征
• 2.2.4 结果与讨论
• 2.3 小结
• 3 侧链含氟聚酯的合成与表征
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验试剂与仪器
• 3.2.2 实验操作
• 3.3 侧链含氟聚酯多元醇的表征与测试
• 3.3.1 酸值的测定
• 3.3.2 羟值的测定
• 3.3.3 粘度的测定
• 3.4 结果与讨论
• 3.4.1 红外图谱解析
• 3.4.2 合成侧链含氟聚酯的影响因素
• 3.5 小结
• 4 含氟聚氨酯的制备与表征
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 主要原料
• 4.2.2 FPU 的合成
• 4.2.3 表征与测试
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 FT-IR 的解析
• 4.3.2 NCO
• 4.3.3 温度对NCO 的残余量的影响
• 4.3.4 含氟量对胶膜耐水性能的影响
• 4.3.5 含氟量对材料水接触角的影响
• 4.3.6 含氟量对表面自由能的影响
• 4.3.7 耐化学性能测试
• 4.4 小结
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢