三臂星形共聚醚的合成及其应用于聚氨酯制备研究

摘要

星形聚合物是指3条或3条以上的线形聚合物链,以化学键连接于同一点所形成的支化聚合物,且各条链之间无主、支链区分。与分子量相同的线形聚合物相比,星形聚合物具有独特的空间结构,较高的官能度,较小的流体动力学体积,较低的扩散系数、粘度和结晶度等特殊的性能,具有广阔的理论研究意义和工业应用前景。本论文通过阳离子开环聚合合成三臂环氧丙烷/四氢呋喃星形共聚醚和三臂聚乙二醇/四氢呋喃星形共聚醚,通过红外光谱法(IR)、凝胶渗透色谱法(GPC)、核磁共振(1H NMR)测试对所合成的共聚醚进行了表征。并以合成的星形共聚醚为原料之一制备聚氨酯弹性体,对其力学性能和热学性能进行研究,得到了预期的实验结果。主要研究结果如下:
　　通过IR、1H NMR、GPC等方法鉴定,在催化剂三氟化硼乙醚作用下,以丙三醇为起始剂,在环氧丙烷助开环作用下,四氢呋喃阳离子开环聚合合成了目标产物三臂环氧丙烷/四氢呋喃星形共聚醚。较优反应条件为:丙三醇用量为单体总质量3％,催化剂用量为四氢呋喃的5％,助开环剂用量为四氢呋喃的12％,反应时间为6h。GPC结果表明,合成的共聚醚具有较窄的分子量分布。
　　通过IR、1H NMR、GPC对产物进行结构分析,在三氟化硼乙醚的催化作用下,以三臂聚乙二醇、四氢呋喃为主要原料进行阳离子开环聚合反应,合成了三臂聚乙二醇/四氢呋喃星形嵌段共聚醚。通过正交试验和单因素实验确定了合成嵌段共聚醚的较佳合成条件,合成较大相对分子质量三臂嵌段共聚醚的较佳合成条件为:反应时间为1.5h,聚乙二醇用量为20g,环氧丙烷用量为四氢呋喃摩尔分数的12％,催化剂用量为四氢呋喃摩尔分数的4％。通过调节起始剂三臂聚乙二醇的用量,合成出所需相对分子质量的共聚醚。
　　分别以合成的三臂环氧丙烷/四氢呋喃星形共聚醚和三臂聚乙二醇/四氢呋喃星形共聚醚为原料之一,1,4-丁二醇为扩链剂,甲苯二异氰酸酯为固化剂,二月桂酸二丁基锡为催化剂,用一步法制备聚氨酯弹性体,研究了聚氨酯弹性体的力学性能和热性能。结果发现,用星形共聚醚合成的聚氨酯弹性体不但综合力学性能较理想,而且具有玻璃化转变温度较低,热稳定好的特点。与用线形共聚醚合成的聚氨酯弹性体相比,用星形共聚醚合成的弹性体具有更好的力学性能。

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1 绪 论

1.1 星形聚合物的结构与特性

1.2 星形聚合物的合成方法

1.3 聚氨酯弹性体概述

1.4 本课题的研究目的与意义

1.5 本课题的研究内容

2 三臂环氧丙烷/四氢呋喃星形共聚醚的合成

2.1 实验部分

2.2 分析方法

2.3 结果与讨论

2.4 本章小结

3 三臂聚乙二醇/四氢呋喃星形共聚醚的合成

3.1 实验部分

3.2 结果与讨论

3.3 本章小结

4 用环氧丙烷/四氢呋喃星形共聚醚合成聚氨酯弹性体

4.1实验部分

4.2 星形共聚醚聚氨酯弹性体性能测试

4.3 用PO/THF星形共聚醚合成聚氨酯弹性体的实验影响因素分析

4.4 结果与讨论

4.5 本章小结

5 用聚乙二醇/四氢呋喃星形共聚醚合成聚氨酯弹性体

5.1 实验部分

5.2 PEG/THF星形共聚醚聚氨酯弹性体的性能测试

5.3 结果与讨论

5.4 本章小结

6 研究结论

参考文献

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致谢