软段侧链引入法制备FPU及其结构性能研究

摘要

含氟聚氨酯(FPU)不仅具有因聚氨酯结构而决定的优异的机械性能、耐低温性能和粘结性能,还具有极低的表面能和高的耐热性、耐候性、耐化学腐蚀性。因此,在国防、工业、民用等多种领域具有广阔的应用空间和发展潜力。
　　 本论文首先以四氟丙醇(TFP)、环氧氯丙烷(ECH)为原料,采用开、闭环两步法合成了含氟环氧化合物,考察了开环反应中催化剂结构、反应时间、温度对醚化产物氟化氯醇醚产率的影响；闭环过程的反应时间、温度以及NaOH添加量与含氟环氧化合物(FO)产率的关系。结果表明,开环醚化反应所用的酸性催化剂中烷基的结构和体积对氟化氯醚醇产率均有较大的影响,吸电子基团不利于开环反应；随着供电子基团体积增大,催化剂于底物亲和性加强,催化效率越高。适当提高醚化反应时间和醚化温度有利于醚化产率的提高,但是时间过长、温度过高会导致副产物的形成；闭环反应过程中,随着反应温度提高和闭环时间的增加,含氟环氧化合物产率明显提高,时间进一步延长会加剧氟化氯醚醇和生成的含氟环氧化合物的水解,闭环温度过高会造成同样结果。其次将所合成出的FO进一步与四氢呋喃(THF)进行阳离子开环共聚,成功制备了分子量分布很窄的氟化聚醚二元醇。通过探讨聚合反应时间、共聚原料单体体积比对氟化聚醚二元醇数均分子量的影响发现,随着反应体系中THF／FO体积比的增大,氟化聚醚二元醇的分子量逐渐减小；在反应初期其数均分子量随着反应时间的延长逐渐增大,到达一定程度后,时间进一步延长会导致氟化聚醚醇分子量降低。最后,以氟化聚醚二元醇为软段合成出了软段侧链含氟FPU,利用X-射线光电子能谱(XPS)证明FPU材料中具有氟元素,同时发现,通过调节FPU链结构,可以控制含氟链段向表面的迁移富集效应,与相当数均分子量的聚氨酯(PU)进行比较,FPU的耐热性、耐碱性、憎水性能明显优于PU,特别是憎水性能提高了近58％。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 含氟有机聚合物

1.2 含氟聚氨酯概述

1.2.1 含氟聚氨酯制备方法

1.2.2 含氟聚氨酯的性能研究

1.2.3 含氟聚氨酯的应用

1.3 本论文的研究意义

1.4 本论文的研究内容

1.5 本论文特色与创新性

第二章 实验部分

2.1 主要试剂

2.2 FPU合成及表征仪器

2.3 实验过程

2.3.1 含氟环氧化合物的合成

2.3.2 含氟聚醚二元醇的制备

2.3.3 含氟聚氨酯的制各

2.4 测试与表征

第三章 结果与讨论

3.1 含氟环氧化合物的合成与结构表征

3.1.1 含氟环氧化合物结构确定

3.1.2 含氟环氧化合物合成工艺条件探索

3.1.3 小结

3.2 氟化聚醚二元醇的合成与分子量测定

3.2.1 氟化聚醚二元醇结构表征

3.2.2 氟化聚醚二元醇数均分子量控制

3.2.3 小结

3.3 含氟聚氨酯的制备表征与性能研究

3.3.1 含氟聚氨酯化学结构表征

3.3.2 FPU元素组成分析

3.3.3 含氟聚氨酯耐碱性初步考察

3.3.4 硬段含量对FPU玻璃化转变温度的影响

3.3.5 热稳定性分析

3.3.6 接触角测试

3.3.6 小结

第四章 结论

致谢

参考文献

附图

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