功能性聚氨酯弹性体制备及性能研究
Synthesis and Characterization of Functional Polyurethane Elastomers
聚氨酯弹性体由软、硬两种链段嵌段组成,可以对其进行分子设计而赋予材料强度高、韧性好、耐磨、耐油等优异性能,它既具有橡胶的高弹性又具有塑料的刚性,被称之为"耐磨橡胶";此外聚氨酯弹性体可以采用多种加工方式,正是由于这些特性使得聚氨酯弹性体在工业、医疗卫生、生活用品等领域得到了广泛的应用.但聚氨酯材料易水解、阻燃性能差等缺点限制了其应用范围的扩大,新型改性技术通过引入功能性元素提高聚氨酯材料的综合性能,含氟聚氨酯弹性体(FPUEs)由于氟元素的引入,使弹性体具有优异的表面性能、化学稳定性等性能;含磷聚氨酯弹性体(PPUEs)则由于磷元素的引入使弹性体的阻燃性能提高.本文首先合成两种新型扩链剂:含氟二元胺扩链剂和含磷二元胺扩链剂,并以此制备了含功能性氟元素或磷元素的聚氨酯弹性体,并对弹性体的性能进行了研究.(1)由邻氯三氟甲苯和对硝基酚成功合成了一种新型的芳香族含氟二元胺:2-三氟甲基-4,4-二硝基二苯醚(TDAP).通过FTIR、1HNMR、19FNMR对其结构进行了表征.结果表明:合成的二元胺在分子结构上与预期设定的TDAP的结构完全一致.(2)以TDAP作扩链剂,聚四甲基醚二醇(PTMEG)和甲苯二异氰酸酯(TDI)为原料合成了含氟聚氨酯弹性体.在合成过程中通过改变异氰酸酯指数,改变软段的分子量,调节聚氨酯的硬段与软段的组成比例,制备了一系列的含氟聚氨酯弹性体.FPUEs由于氟元素的引入,材料接触角变大,表面能降低,此外含氟聚氨酯的吸水率远低于MOCA扩链制备的PUE,体现了FPUEs较好的憎水性,并且随着氟含量的提高表面能下降及憎水性增强的趋势明显;TDAP扩链制备的含氟聚氨酯弹性体的热稳定性要高于MOCA扩链制得的PUE;FPUEs的阻燃性能随着硬段含量的增加而得到提高,FPUEs同时保持了较好的物理机械性能.(3)由苯基二氯磷酸酯一步法成功合成了一种新型的含磷二元胺:苯基二氨基磷酸酯(PDAP).通过FTIR、'HNMR,31PNMR对其结构进行了表征.结果表明:合成的二元胺在分子结构上与预期设定的PDAP的结构完全一致.(4)以PDAP作扩链剂,TDI和聚酯二元醇为原料合成了含磷聚氨酯弹性体.在合成过程中通过改变聚酯二元醇的分子量,调节聚氨酯的硬段与软段的组成比例,制备了一系列的含磷聚氨酯弹性体.含磷聚氨酯弹性体PPUEs的起始降解温度相对MOCA扩链制备的PUEs降低,但弹性体的残炭量大幅提高,软段平均分子量为1213g/mol的PPUE-1(磷含量1.6%)的残炭率达到35%;PPUEs残炭的表面较为紧致.(5)通过热失重法研究了聚氨酯材料的热分解过程,并分别通过积分和微分处理方法计算了各种配方的聚氨酯弹性体的热分解过程的活化能,并对活化能进行了分析.PTMEG为软段的聚氨酯弹性体中,MOCA扩链制得的聚氨酯弹性体的DTG峰与TDAP扩链制得的含氟聚氨酯弹性体的DTG有区别;在聚酯为软段的聚氨酯材料中,材料的降解分为两个阶段,含磷聚氨酯弹性体第一阶段的热分解活化能低于MOCA扩链的聚氨酯PUE-1,但第二阶段的热解活化能高于PUE-1.图32;表15;文献58;
- 作者：
- 陆波
- 学位授予单位：
- 安徽建筑工业学院
- 专业名称：
- 材料学
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2011年
- 导师姓名：
- 徐文总
- 中图分类号：
- TQ334.1
- 关键词：
- 含氟二元胺；含磷二元胺；聚氨酯；表面张力；阻燃；热分解活化能
- fluorine-containing diamine； phosphorus-containing diamine； polyurethane； surface tensile force； flame retardant； activation energy of pyrolysis