聚硅氧烷聚氨酯/脲嵌段共聚物的制备、结构及性能的研究

论文摘要

聚氨酯具有许多优异的性能,如较好的强度、耐磨、耐溶剂、耐生物老化等性能,因而被广泛用于建筑、电子设备、家具、交通运输、机械、纺织、医疗等诸多领域,但由于传统聚氨酯材料存在耐水性和耐热性较差,耐候性差使其在某些领域的应用受到限制。本文通过在聚氨酯主链中引入热稳定性好、憎水性的聚硅氧烷和刚性耐热的双酚A,对聚氨酯的软段和硬段进行改性,希望在不明显降低聚氨酯优异性能的前提下,提高其热稳定性、耐水解性等性能,拓宽聚氨酯材料的使用范围。具体研究内容如下：1.为了制得所需结构的聚氨酯预聚体,首先在主要实验原料的基础上,研究了反应配比、反应温度及反应时间对合成聚氨酯预聚体的影响,得到了最佳反应条件,并制得了所需结构的聚氨酯预聚体。2.采用一步法,以四氢呋喃、二甲基二氯硅烷和金属镁为原料,在单质碘及典乙烷的催化下,合成了二-（4-羟基丁基）四甲基二硅氧烷（HT）。然后以二-（4-羟基丁基）四甲基二硅氧烷为封端剂,与八甲基环四硅氧烷在催化剂四甲基氢氧化铵的催化下开环聚合,制得了二-（4-羟基丁基）二甲基硅氧烷低聚物（HB-PDMS）。3.根据合成的三种聚氨酯预聚体及二-（4-羟基丁基）二甲基硅氧烷低聚物的结构特点,进行排列组合,并按一定比例混合,制得了一系列不同组分的聚氨酯/脲。4.通过红外（FTIR）、差示扫描量热仪（DSC）及吸水率等测试仪器及方法对材料的结构与性能进行了表征。研究表明,改性聚氨酯的耐热性及耐水性有不同程度的提高。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 聚氨酯
• 1.2 聚氨酯化学
• 1.2.1 异氰酸酯的反应机理
• 1.2.2 异氰酸酯的化学反应
• 1.3 聚氨酯的性能
• 1.4 影响聚氨酯性能的因素
• 1.4.1 软段对性能的影响
• 1.4.2 硬段对性能的影响
• 1.4.3 合成方法对性能的影响
• 1.4.4 微相分离对性能的影响
• 1.5 聚氨酯的热降解
• 1.6 聚氨酯的改性
• 1.6.1 聚氨酯的化学改性
• 1.6.1.1 有机硅改性聚氨酯
• 1.6.1.2 聚氨酯的其它化学改性方法
• 1.6.2 聚氨酯的物理改性
• 1.6.3 聚氨酯的共混改性
• 1.7 有机硅聚氨酯共聚物的应用
• 1.8 本文的立意及主要内容
• 1.8.1 本文的立意
• 1.8.2 本文的主要研究内容
• 第二章 实验部分
• 2.1 实验原料
• 2.1.1 实验原料
• 2.1.2 原料的预处理
• 2.2 聚氨酯预聚体的制备及分离提纯
• 2.2.1 聚氨酯预聚体的制备
• 2.2.2 聚氨酯预聚体的分离提纯
• 2.3 二-（4-羟基丁基）二甲基硅氧烷低聚物（HB-PDMS）的合成
• 2.3.1 二-（4-羟基丁基）四甲基二硅氧烷（HT）的合成
• 2.3.2 二-(4-羟基丁基-甲基硅氧烷低聚物（HB-PDMS）的合成
• 2.4 聚合物膜的制备
• 2.5 表征
• 2.5.1 异氰酸酯基含量的测定——二正丁胺法
• 2.5.2 羟基含量的测定——苯酐-吡啶法
• 2.5.3 傅立叶转变红外光谱（FTIR）
• 1H-NMR）'>2.5.4 氢核磁共振光谱（¹H-NMR）
• 2.5.5 差示扫描量热分析（DSC）
• 2.5.6 吸水率
• 第三章 结果与讨论
• 3.1 聚氨酯预聚体的合成
• 3.1.1 反应配比的影响
• 3.1.2 反应温度及时间的影响
• 3.1.3 小结
• 3.2 聚氨酯预聚体的结构表征
• 3.2.1 NCO封端PEG600/TDI型聚氨酯预聚体的结构表征
• 3.2.1.1 NCO封端PEG600/TDI型聚氨酯预聚体的红外谱图
• 3.2.1.2 NCO封端PEG600/TDI型聚氨酯预聚体的核磁谱图
• 3.2.2 NCO封端BPA/HDI型聚氨酯预聚体的结构表征
• 3.2.2.1 NCO封端BPA/HDI型聚氨酯预聚体的红外谱图
• 3.2.2.2 NCO封端BPA/HDI型聚氨酯预聚体的核磁谱图
• 3.2.3 OH封端PEG600/TDI型聚氨酯预聚体的结构表征
• 3.2.3.1 OH封端PEG600/TDI型聚氨酯预聚体的红外谱图
• 3.2.3.2 OH封端PEG600/TDI型聚氨酯预聚体的核磁谱图
• 3.2.4 小结
• 3.3 HB-PDMS的合成研究
• 3.3.1 HB-PDMS合成工艺的研究
• 3.3.1.1 HT的合成路线
• 3.3.1.2 HB-PDMS的合成条件
• 3.3.1.3 HB-PDMS的数均分子量
• 3.3.2 HT的结构表征
• 3.3.2.1 HT的红外谱图
• 3.3.2.2 HT的核磁谱图
• 3.3.3 HB-PDMS的结构表征
• 3.3.3.1 HB-PDMS的红外谱图
• 3.3.3.2 HB-PDMS的核磁谱图
• 3.3.4 小结
• 3.4 聚硅氧烷聚氨酯共聚物（SiPU）的红外谱图
• 3.5 聚氨酯的差示扫描量热分析
• 3.6 聚氨酯的吸水率分析
• 第四章 全文总结
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间已发表和即将发表的论文
• 致谢