文档介绍：功能性聚氨酯弹性体的制备及性能研究
Synthesis and Characterization of Functional
Polyurethane Elastomers
学位类别: 学历硕士
学科专业: 材料学
研究方向: 功能高分子
作者姓名: 陆波
导师姓名: 徐文总副教授
完成时间: 2011-4-20
安徽建筑工业学院
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安徽建筑工业学院硕士学位论文
摘要
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、化学稳定性等一些独特的性能;
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
通过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
含功能性氟元素及磷元素的聚氨酯弹性体,并对所制备的弹性体性能进行了研究。
(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胺:2-三氟甲
基-4,4-二硝基二苯醚(TDAP)。通过 FTIR、1H NMR、19F NMR 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)由苯基二氯磷酸酯通过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、1H NMR、31P NMR 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 1213
g/mol 的 PPUE-1(磷含量 %)的残炭率达到 3