蓖麻油TDI聚氨酯互穿网络型聚合物的研究

摘要

本文采用顺序聚合方法，利用蓖麻油(CO)甲苯二异氰酸酯(TDI)和交联剂(苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈、环氧树脂E-44和E-51)等为原料制备出了蓖麻油聚氨酯互穿网络聚合物(IPN-Interpenetrating Polymer network)。研究了反应条件对蓖麻油聚氨酯预聚体(CO-TDI)合成的影响,体系组成与IPN力学性能的关系，IPN潮气固化动力学、形态结构和耐热性能及IPN的热分解动力学。结果表明：随着n-NCO/OH配比的增加，CO-TDI中-NCO百分含量增加，双键含量减小，粘度减小；升高反应温度，CO-TDI中-NCO含量减少；保存时间增加，CO-TDI粘度增加；CO-TDI能够溶解在苯、甲苯、二甲苯、丙酮、乙酸乙酯中，不溶与乙醇。随着固化时间的延长，IPN的抗拉强度逐渐增大；烯类单体IPN比环氧树脂IPN的抗拉强度大；CO-TDI中nNCO/OH的配比为2.25时IPN的抗拉强度最高；添加抗氧剂1010、紫外光吸收剂UV-327和光稳定剂292等对IPN的抗拉强度影响不大；增加引发剂和催化剂用量，IPN抗拉强度均先增大后减小。CO-TDI/St IPN体系的潮气固化过程比较缓慢，固化速度随环境湿度和温度的增加而增大，属于一级反应，反应活化能为34.45kJ·mo1-1。在受热过程中IPN的降解是分步进行的，聚氨酯网络的的降解大约在240～330℃，聚烯烃网络的降解大约在330℃～390℃，聚合物的后期降解大约在390℃～500℃；聚氨酯网络的降解主要形成CO2、H2O和异氰酸酯、醇等，聚烯烃网络的降解主要形成烯烃、烷烃化合物；聚合物的后期降解过程不产生CO2和H2O;体系组成对IPN的耐热性能有一定的影响，在CO-TDI/St,CO-TDI/AN和CO-TDI/MMA三种IPN中CO-TDI/AN的耐热性最好，CO-TDI/St与CO-TDI/MMA降解过程中的焓变量和降解速率比较接近；CO-TDI/St热分解的三个阶段均为一级反应，反应活化能分别为18.998kJ·mol-1、74.302kJ·mol-1、197.663kJ·mol-1。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 蓖麻油聚氨酯IPN的制备方法

1.1.1 蓖麻油聚氨酯IPN的顺序法制备

1.1.2 蓖麻油聚氨酯IPN的同步法制备

1.2 蓖麻油聚氨酯IPN的种类

1.2.1 芳香族二异氰酸酯蓖麻油聚氨酯IPN

1.2.2 脂肪族二异氰酸酯蓖麻油聚氨酯IPN

1.2.3 蓖麻油聚氨酯/烯类单体IPN

1.2.4 蓖麻油聚氨酯/环氧树脂IPN

1.2.5 蓖麻油聚氨酯/不饱和聚酯1PN

1.3 蓖麻油聚氨酯IPN形成过程的动力学分析

1.4 蓖麻油聚氨酯IPN的结构

1.5 蓖麻油聚氨酯IPN的主要性能

1.5.1 蓖麻油聚氨酯IPN的力学性能

1.5.2 蓖麻油聚氨酯IPN的溶胀性能

1.5.3 蓖麻油聚氨酯IPN的执稳定性

1.5.4 蓖麻油聚氨酯IPN的电学性能

1.6 蓖麻油聚氨酯IPN的主要应用

1.6.1 蓖麻油聚氨酯IPN在涂料中的应用

1.6.2 蓖麻油聚氨酯IPN在粘接剂中的应用

1.6.3 蓖麻油聚氨酯IPN在弹性体中的应用

1.7 本课题的研究目标、思路和方法

第二章 蓖麻油TDI聚氨酯预聚体的合成

2.1 实验部分

2.1.1 原料、试剂和仪器

2.1.2 CO-TDI的制备

2.1.3 CO-TDI中-NCO含量的测定

2.1.4 CO-TDI中双键含量的测定

2.1.5 CO-TDI相对粘度的测定

2.1.6 CO-TDI溶解性的测定

2.2 结果与讨论

2.2.1 反应温度对CO-TDI的影响

2.2.2 n-NCO/OH的配比对CO-TDI的影响

2.2.3 CO-TDI的稳定性

2.2.4 CO-TDI的溶解性

2.3 结论

第三章 CO-TDI聚氨酯IPN的力学性能

3.1 实验

3.1.1 原料试剂和仪器

3.1.2 CO-TDIIPN的制备

3.1.3 IPN力学性能的测定

3.2 结果与讨论

3.2.1 固化时间对IPN力学性能的影响

3.2.2 烯类单体种类对IPN力学性能的影响

3.2.3 环氧树脂种类对IPN力学性能的影响

3.2.4 CO-TDI中n-NCO/OH配比对IPN力学性能的影响

3.2.5 混合单体对IPN抗拉强度的影响

3.2.6 添加剂对IPN力学性能的影响

3.2.7 引发剂种类及用量对IPN力学性能的影响

3.2.8 催化剂用量对IPN力学性能的影响

3.3 结论

第四章 CO-TDI聚氨酯IPN的潮气固化动力学

4.1 实验

4.1.1 原料、试剂和仪器

4.1.2 IPN的潮气固化

4.1.3 潮气固化过程的红外光谱分析

4.2 结果与讨论

4.2.1 CO-TDI/St IPN的潮气固化过程分析

4.2.2 CO-TDI/St IPN的潮气固化速率分析

4.2.3 相对湿度对潮气固化速度的影响

4.2.4 温度对潮气固化速度的影响

4.2.5 IPN的潮气固化过程的动力学分析

4.3 结论

第五章 CO-TDI聚氨酯IPN的热分析

5.1 实验

5.1.1 原料和仪器

5.1.2 CO-TDIIPN的制备

5.1.3 CO-TDI聚氨酯IPN的执分析

5.1.4 CO-TDI/St IPN分解产物的红外分析

5.1.5 CO-TDI/St IPN的恒温执分析

5.2 结果与讨论

5.2.1 IPN受热过程的TG分析

5.2.2 IPN受执过程的DSC分析

5.2.3 烯类单体对IPN执降解过程中△H的影响

5.2.4 环氧类单体对IPN执降解过程中△H的影响

5.2.5 烯类单体对IPN执降解速率的影响

5.2.6 环氧类单体对IPN执降解速率的影响

5.2.7 IPN的热分解

5.2.8 1PN的恒温热失重

5.2.9 IPN的热分解动力学

5.3 结论

第六章 主要结论

参考文献

在校期间发表的论文、科研成果等

致谢