低不饱和度聚醚和特种聚醚的合成与研究

摘要

首先，本实验主要以1，2-丙二醇为起始剂，采用氢氧化钾(KOH)催化剂分别催化环氧乙烷(EO)、环氧丙烷(PO)开环无规共聚和嵌段共聚，制备了一系列具有直链或支链结构的端羟基聚醚，并系统研究了反应条件对开环聚合的影响。然后，本文以PTMG3500、PG1000、PE3500等端羟基聚醚为原料，通过预聚体法合成工艺分别与MDI、DMF进行溶液聚合法反应成型，并通过乙二醇扩链反应，最终制得聚氨酯弹性体。详细论述了聚醚多元醇的合成方法及注意事项，确定了制备合成最佳的聚醚多元醇的工艺条件，讨论了反应温度及催化剂浓度对聚醚平均相对分子质量和不饱和度的影响。实验研究表明:
　　1.聚合反应温度升高，反应速度加快;温度过高，导致聚醚的不饱和度升高、颜色深，同时会降低聚醚的平均分子量;催化剂浓度增加，反应速度加快，同时聚醚的不饱和度也略有上升。随着催化剂浓度的上升，聚醚的平均分子量反而略有下降。
　　2.采用连续滴加单体的方法以1，2-丙二醇为起始剂合成嵌段聚醚，催化剂用量为产物质量的0.2％，反应温度为110℃，反应压力小于0.3MPa，产物的相对分子质量分布较窄，产物无色透明。
　　3.采用核磁共振、红外光谱等方法对聚醚的结构进行了表征，证明确实得到了所设计结构的聚醚，并测定耐热性、粘度等性能指标，分析了共聚醚的结构与性能之间的关系。
　　4.PTMG型聚氨酯弹性体在拉伸强度、屈服强度、100％定伸应力等方面的性能优于由PPG型以及PE型聚氨酯弹性体，但是前者的断裂伸长率比后两者小。
　　5.经过相同的蠕变时间，PPG型聚氨酯弹性体的应变值始终大于PTMG型聚氨酯弹性体，最终PTMG型聚氨酯弹性体的蠕变后的总变形也明显小于PPG型聚氨酯弹性体。当形变量都达到100％后，经过相同的松弛时间，PTMG型聚氨酯弹性体的应力衰减率大于PPG型聚氨酯弹性体，但是PTMG型聚氨酯弹性体的残余应力却明显大于PPG型聚氨酯弹性体。
　　6.PTMG型聚醚多元醇中混投入环氧丙烷聚合，玻璃化转变温度(Tg)降低，当扩链剂乙二醇的含量为60份时，PTMG型聚氨酯材料的玻璃化转变温度由-28.09℃降低到-35.23℃。最后，本文讨论了聚氨酯弹性体的耐热性能，结果表明:制备的聚氨酯弹性体热稳定性能良好，在200℃之前不会发生热降解。

目录

声明

摘要

第一章 前言

1．1 聚氨酯

1．1．1 概述

1．2 聚醚多元醇

1．3 聚醚多元醇的分类

1．4 聚醚多元醇的合成机理

1．4．1 阴离子开环聚合

1．4．2 阳离子开环聚合

1．4．3 配位开环聚合

1．5 影响聚醚多元醇性能的因素

1．5．1 起始剂

1．5．2 反应条件

1．5．3 聚合过程中的水分

1．5．4 催化剂

1．5．5 杂质的影响

1．5．6 聚醚的后处理

1．6 特种聚醚多元醇

1．6．1 高活性聚醚多元醇

1．6．2 端胺基聚醚

1．6．3 填充聚醚多元醇

1．7 课题的研究方向和意义

第二章 实验部分

2．1 实验药品和仪器设备

2．2 合成实验过程

2．2．1 合成过程简介

2．2．2 合成过程中的注意事项

2．3 测试与表征

2．3．1 羟值的测定

2．3．2 不饱和度的测定

2．3．3 粘度的测定

2．3．4 拉伸强度测试

2．3．5 蠕变测试

2．3．6 应力松弛测试

2．3．7 傅里叶变换红外光谱测试

2．3．8 核磁共振分析

2．3．9 相对分子质量以及分布的测定

2．3．10 热重分析(TG)

2．3．11 耐热性的测定

2．3．12 差示扫描量热法(DSC)

第三章 低不饱和度聚醚和特种聚醚的合成与研究

3．1 前言

3．2 实验部分

3．2．1 制备工艺

3．2．2 实验原理

3．3 KOH催化剂的评价

3．3．1 聚合反应速率

3．3．2 测定聚合反应诱导期的方法

3．4 结果与讨论

3．4．1 反应温度的影响

3．4．2 催化剂的影响

3．5 低不饱和度聚醚多元醇的合成与研究

3．5．1 KOH／甘油／EO聚合体系的研究

3．5．2 KOH／1，2-丙二醇／EO聚合体系的研究

3．5．3 KOH／1，2-丙二醇／PO聚合体系的研究

3．5．4 KOH／乙二醇／PO聚合体系的研究

3．6 特种聚醚的合成与研究

3．6．1 KOH／1，2-丙二醇／PO(70％)／EO(30％)聚合体系的研究

3．6．2 KOH／1，2-丙二醇／PO(30％)／EO(70％)聚合体系的研究

3．6．3 KOH／PTMG1000／PO(10．5％)／EO(89．5％)聚合体系的研究

3．7 本章小节

第四章 聚氨酯弹性体材料的制备与研究

4．1 前言

4．2 弹性体材料的制备工艺

4．3 聚氨酯弹性体材料的研究

4．3．1 力学性能

4．3．2 定伸应力分析

4．3．3 蠕变测试

4．3．4 应力松弛

4．4 红外光谱分析

4．5 差示扫描量热法(DSC)

4．6 热重分析(TG)

4．7 本章小节

第五章 全文结论

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢