聚醚型聚氨酯的合成与改性研究

摘要

聚氨酯(PU)具有高耐磨性、强抗撕裂性和抗曲挠性，因而被广泛用于建筑材料、化工制品、轻工业等各行各业，是蓬勃发展的高分子材料。聚硅氧烷独特的分子构成，使其有着其他材料不具备的性能：如耐高强度紫外线、电绝缘性、耐酸碱腐蚀、耐水解性、耐臭氧老化以及生理惰性等。将聚硅氧烷用于聚氨酯的改性得到了人们的关注与认可，这是一种提高聚氨酯耐候性的有效方法，扩大了聚氨酯的应用范围。
　　本文以聚丙二醇(PPG)为软段，异弗尔酮二异氰酸酯(IPDI)、1,4-丁二醇(BDO)为硬段，合成不同原料配比的聚醚型聚氨酯树脂。热失重曲线可以表明软硬段百分比直接影响材料的热分解温度，硬段含量越高，热分解初始温度越高。随着硬段含量的增加，聚氨酯分子量逐渐升高粘度逐渐增大。当IPDI:PPG=7：1和8：1时候，粘度适中，流动性较好，力学测试结果表明：当IPDI:PPG=7：1和8：1时候，材料的断裂伸长率分别达到了348.1％和323.4%，拉伸强度分别达到了13.2MPa和16.5MPa，表现出最佳的机械性能。
　　以聚二甲基硅氧烷为改性剂，合成了不同有机硅含量的改性聚氨酯，通过红外光谱、TGA、DSC以及粘度分析等手段对所得产品进行了表征。数据表明：相对未改性的PU而言，有机硅改性聚氨酯(SI-PU)热分解初始温度提高，玻璃化温度下降。当PDMS含量达到20%时，膜材料拉伸强度为13.15MPa，断裂伸长率达到693.7%，呈现最佳值。对改性前后的聚氨酯在臭氧、紫外线、臭氧和紫外线综合三种环境下进行加速老化试验。色差和黄色指数测试显示，有机硅链段的嵌入提高了聚氨酯的耐黄变能力；力学性能测试表明，有机硅的加入使聚氨酯在极端环境下的机械强度保留率增大；扫描电镜下可以看出经改性的聚氨酯在极端环境下微观形貌变化不明显。说明经过有机硅改性，聚氨酯的耐候性得到了提高。