聚醚型聚氨酯（脲）弹性体的改性、形态结构及性能研究

论文摘要

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。本论文从硬段和软段两个方面对聚氨酯进行了改性。首先合成了几种含有芳杂环基团的小分子二醇及二胺,并分别以此二醇或二胺为扩链（交联）剂,制备了聚氨酯（脲）弹性体,并对其结构和性能进行了分析讨论。此外,将有机硅引入聚氨酯分子主链中,从软段的角度对聚氨酯弹性体进行了改性。具体研究内容如下:1.以新型酰亚胺二醇为扩链剂制备聚氨酯弹性体以4,4′-二氨基二苯砜、偏苯三酸酐及小分子二醇为原料,用一步法合成了一系列新型的含芳基酰亚胺基团的二醇（SBIG）,用红外光谱、元素分析等方法验证其结构。用聚四氢呋喃二醇和二苯基甲烷二异氰酸酯合成异氰酸根（-NCO）封端的聚氨酯预聚体,以所得SBIG为扩链剂,制备了聚氨酯酰亚胺嵌段共聚物（PIU）,产物为热塑性弹性体,用红外光谱、光散射、广角X-射线衍射、差示扫描量热法、热失重、动态机械热分析、拉伸等方法对弹性体结构和性能进行了测试。结果表明,PIU系列弹性体的热性能和拉伸性能均优于传统的以丁二醇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,PIU嵌段共聚物的微相分离程度高于聚氨酯,这可能是由于酰亚胺环的引入使得硬段间的氢键度增加所致。2.以含氟二苯醚二胺为扩链交联剂制备聚氨酯脲弹性体用两步法合成了一种新型含氟芳香族二醚胺BAP6FP,并用红外光谱、核磁共振、元素分析等方法对其结构进行了分析验证。分别以BAP6FP和传统的3,3′-二氯-4,4′-二氨

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摘要

Abstract

本文使用的主要缩写词及符号

第一章绪论

1.1 聚氨酯弹性体的结构及性能特点

1.1.1 聚氨酯弹性体的力学性能

1.1.2 聚氨酯弹性体的热性能

1.1.3 聚氨酯弹性体热稳定性的影响因素

1.2 聚氨酯弹性体的改性

1.2.1 酰亚胺改性聚氨酯的研究进展

1.2.2 氟改性聚氨酯的研究

1.2.3 含砜聚氨酯的研究

1.2.4 有机硅改性聚氨酯的研究

1.3 本文的立意及主要内容

1.3.1 本文的立意

1.3.2 本文的主要研究内容

本章参考文献

第二章酰亚胺改性聚氨酯弹性体的合成、结构及性能

2.1 引言

2.2 实验部分

2.2.1 实验原料

2.2.2 合成反应

2.2.3 表征

2.3 结果与讨论

2.3.1 砜基酰亚胺二醇（SBIG）的合成、结构和性质

2.3.2 聚氨酯酰亚胺嵌段共聚物（PIU）的合成、结构及性能

2.4 本章小结

本章参考文献

第三章新型含氟芳族二醚胺改性聚氨酯脲弹性体的合成、形态结构及性能研究

3.1 引言

3.2 实验部分

3.2.1 实验原料

3.2.2 合成反应

3.2.3 表征

3.3 结果与讨论

3.3.1 BAP6FP 的合成、结构及性质

3.3.2 聚氨酯脲弹性体的制备、形态结构及性能

3.4 本章小结

本章参考文献

第四章砜基芳醚二胺改性聚氨酯脲弹性体的合成、结构及性能研究

4.1 引言

4.2 实验部分

4.2.1 实验原料

4.2.2 合成反应

4.2.3 表征

4.3 结果与讨论

4.3.1 BAPS 的合成、结构及性质

4.3.2 聚氨酯脲弹性体的制备、形态结构及性能

4.4 本章小结

本章参考文献

第五章有机硅改性聚氨酯脲弹性体的合成、结构及性能

5.1 引言

5.2 实验部分

5.2.1 实验原料

5.2.2 合成反应

5.2.3 表征

5.3 结果与讨论

5.3.1 有机硅改性聚氨酯脲弹性体的合成

5.3.2 有机硅改性聚氨酯脲弹性体的场发射扫描电镜分析

5.3.3 有机硅改性聚氨酯脲弹性体的能量散射X-射线光谱

5.3.4 有机硅改性聚氨酯脲弹性体的红外光谱分析

5.3.5 有机硅改性聚氨酯脲弹性体的热失重分析

5.3.6 有机硅改性聚氨酯脲弹性体的差示扫描量热分析

5.3.7 有机硅改性聚氨酯脲弹性体的拉伸性能

5.3.8 有机硅改性聚氨酯脲弹性体的表面水接触角

5.4 本章小结

本章参考文献

第六章全文总结

附录I：攻读博士期间已发表及即将发表的论文

附录II：聚氨酯预聚体中异氰酸根（－NCO）含量的测定

致谢

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