“先臂后核”开进超支化聚氨酯的合成与表征
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根据高分子合成理论,通过逐步聚合反应制备得到端羟基聚氨酯预聚体(PPU),并在此基础上,通过采用“先臂后核”的合成方式,反应得到具有大量支化结构的(超支化聚氨酯)HBPU。对其合成条件与反应规律进行了深入的单因素试验讨论,并采用现代分析测试技术,对PPU和HBPU的分子结构进行了表征,并对HBPU进行复配,观察其复配产品的微观结构,确定合适的复配方案。以二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)和聚酯P-3020(己二酸二丁酯PBA)为原料,通过逐步聚合反应合成出端羟基PPU,经过单因素实验,确定合成条件为:将MDI直接加入熔融态的P-3020中,控制投料比为1.15:1,反应时间为30min,反应温度80℃。再向PPU中加入丙三醇(TG)、乙二醇(EG)、MDI,通过这种“先臂后核”的合成方式得到HBPU。采用单因素实验的方法优化合成条件为:TG、EG采用一次加料、MDI采用逐步加料的方式,控制投料比为1:1.15,MDI分加入三次,每次反应为30min,反应温度80℃。并对合成出的HBPU进行IR、NMR和GPC等现代仪器的检测表征,说明合成按预期合成路线进行,得到了预期产物。在GPC的测试中,同等粘度的条件下,HBPU具有更大的相对分子质量,这表明HBPU相较于PU有着粘度低、流动性好的优点。TG、DSC测试中说明HBPU具有较好的热学性能。XRD测试中可以发现HBPU的结晶度相较于普通PU增大38%。以HBPU合成优化条件为基础,制备出一系列HBPU样品。结果显示:随着支化分子加入量的增加,断裂伸长率持续下降,抗张强度、撕裂强度先升高后下降。其中HBPU-3150相较于一般PU抗张强度、撕裂强度增幅分别为:41.4%、32.5%。在不同软硬段比例的试验中,随着软硬段比例的减少,断裂伸长率有所降低,而抗张强度、撕裂强度均有不同程度的提升。HBPU薄膜的耐溶剂试验中,不同编号的HBPU在水中基本没有很大的差别,在丙酮、甲苯溶剂中HBPU按照支化单元的增加溶胀度缓慢变大,按照软硬段中硬度比例的增加溶胀度缓慢变小。通过DSC图谱分析,可以看出HBPU相对于普通PU有着更高的反应活性。通过对HBPU一系列复配产品微观形貌的观察与分析,摸索出不同性能的HBPU的性能特点,探索出不同相对分子质量的聚乙二醇(PEG)不同添加量对湿法成膜、干法成膜的影响,以及聚苯乙烯丙烯腈(SAN)不同添加量对湿法成膜、干法成膜的影响。
摘要 | 第5-7页 |
ABSTRACT | 第7-8页 |
符号说明 | 第9-12页 |
1 引言 | 第12-20页 |
1.1 超支化聚合物 | 第12-14页 |
1.1.1 超支化聚合物的概况 | 第12页 |
1.1.2 超支化聚合物的分子结构 | 第12-13页 |
1.1.3 超支化聚合物的性质特点 | 第13-14页 |
1.2 聚氨酯 | 第14-16页 |
1.2.1 聚氨酯的概况 | 第14-15页 |
1.2.2 聚氨酯的结构特点 | 第15-16页 |
1.2.3 聚氨酯的分类 | 第16页 |
1.3 超支化聚氨酯 | 第16-18页 |
1.3.1 超支化聚氨酯的特点 | 第16-17页 |
1.3.2 超支化聚氨酯的制备方法 | 第17页 |
1.3.3 超支化聚氨酯的应用 | 第17-18页 |
1.4 课题的提出 | 第18页 |
1.5 主要研究内容 | 第18-20页 |
2 聚氨酯预聚体合成与表征 | 第20-38页 |
2.1 主要试剂及仪器 | 第20-21页 |
2.1.1 主要试剂 | 第20页 |
2.1.2 主要仪器 | 第20-21页 |
2.2 实验方法 | 第21-24页 |
2.2.1 实验方案 | 第21-22页 |
2.2.2 化学分析 | 第22-23页 |
2.2.3 仪器分析 | 第23-24页 |
2.3 结果与讨论 | 第24-35页 |
2.3.1 PPU 合成条件的优化 | 第24-27页 |
2.3.2 HBPU 合成条件的优化 | 第27-29页 |
2.3.3 仪器分析结果 | 第29-35页 |
2.4 本章小结 | 第35-38页 |
3 HBPU 干法膜的物理性能与综合热性能分析 | 第38-45页 |
3.1 主要试剂及设备 | 第38页 |
3.1.1 主要试剂 | 第38页 |
3.1.2 主要设备 | 第38页 |
3.2 实验部分 | 第38-40页 |
3.2.1 干法 HBPU 薄膜的制备 | 第38-39页 |
3.2.2 干法 HBPU 薄膜性能检测 | 第39-40页 |
3.3 结果与讨论 | 第40-44页 |
3.3.1 膜的力学性能 | 第40-41页 |
3.3.2 膜的耐溶剂性 | 第41-44页 |
3.4 本章小结 | 第44-45页 |
4 HBPU 的复配及其微观结构的表征 | 第45-56页 |
4.1 主要试剂及设备 | 第45-46页 |
4.1.1 主要试剂 | 第45页 |
4.1.2 主要仪器 | 第45-46页 |
4.2 实验部分 | 第46页 |
4.2.1 干法 HBPU 薄膜的制备 | 第46页 |
4.2.2 湿法 HBPU 薄膜的制备 | 第46页 |
4.2.3 HBPU 薄膜的微观结构检测 | 第46页 |
4.3 结果与讨论 | 第46-55页 |
4.3.1 湿法 HBPU 薄膜的微观结构 | 第46-51页 |
4.3.2 干法 HBPU 薄膜的微观结构 | 第51-53页 |
4.3.3 干法 HBPU 薄膜的接触角测试 | 第53-55页 |
4.4 本章小结 | 第55-56页 |
5 结论 | 第56-58页 |
致谢 | 第58-59页 |
参考文献 | 第59-63页 |
攻读学位期间发表的学术论文目录 | 第63页 |
攻读硕士学位期间申请的发明专利 | 第63-64页 |
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