聚（氨酯-异氰酸酯）网络聚合物的合成与性能研究

摘要

本文基于芳香族二异氰酸酯、小分子低聚物二元醇为原料，在环氧和胺的催化下，通过环三聚反应制备了一系列的聚（氨酯-异氰酸酯）聚合物。并通过红外光谱(FTIR)，化学滴定法，凝胶渗透色谱(GPC)，示差扫描量热仪(DSC)，热重分析仪(TG)，动态力学热分析(DMTA)等方法对制备的聚（氨酯-异氰酸酯）聚合物的结构和性能进行了研究。主要工作如下:
　　聚（氨酯-异氰酸酯）网络的合成。通过端基-NCO的分析，GPC测试，红外测试，对不同R值的聚氨酯预聚体进行表征。通过红外分析对聚（氨酯-异氰酸酯）结构进行表征。动态力学性能(DMA)结果表明，随着TDI添加量的增加储能模量和损耗模量相应增大，玻璃化转变温度Tg为-47℃，储能模量介于106-109MPa。热失重(TG)结果表明，随着TDI添加量的增加，材料的耐热性变化不大，残炭率由2％提高到21％。力学性能结果表明，随着TDI的添加量的增加，材料的拉伸强度由小变大，断裂伸长率由大变小，硬度由软变硬。随着R值的增大，同一TDI浓度下的材料的拉伸强度相应提高，断裂伸长率减少。SEM结果显示，随着TDI添加量的增加，材料内部结构越不均匀，大体积交联点越多，材料断面较为平整。
　　改性聚（氨酯-异氰酸酯）网络的合成。通过红外对改性网络聚合物的结构进行表征。然后分别从DMA，TG，力学性能等方面对其性能进行表征。结果表明，随着TDI添加量的增加，材料储能模量和损耗模量相应增大，材料的耐热性变化不大，残炭率提高，材料的拉伸强度由小变大，断裂伸长率由大变小，硬度由软变硬。环氧添加比对材料热性能影响不大。聚氨酯低聚物与环氧树脂配比为1∶1时，材料内部结构比较好，性能比较优越。
　　含氟聚（氨酯-异氰酸酯）网络的合成。通过端基-NCO的分析，GPC测试，红外分析等不同氟橡胶添加量的含氟网络进行表征。动态力学结果表明，随着端羟基液体氟的添加量的增加，储能模量和损耗模量发生变化。热稳定性表明，随着端羟基液体氟的添加量的增加，残炭率由0％到10％。力学性能结果表明，当端羟基液体氟与PTMG添加比为1∶6时力学性能达到了比较好的状态。
　　通过前边对单模量聚（氨酯-异氰酸酯）网络合成的研究，在此基础上通过高精密度注射泵控制两组分的注射速度的连续变化，进而合成出聚氨酯模量渐变材料。通过对材料不同位置进行动态力学性能测试和硬度方面的测试，进而证明合成出了与单模量材料具有相同性质的聚氨酯模量渐变材料。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 前言

1．2．2 聚氨酯弹性体结构与性能

1．2．3 聚氨酯弹性体的应用

1．3 聚合物梯度材料的概述

1．3．1 聚合物梯度材料的制备

1．3．2 聚合物梯度材料的性能与应用

1．4 聚(氨酯-异氰酸酯)网络聚合物

1．4．2 聚(氨酯-异氰酸酯)网络聚合物的制备

1．4．3 聚(氨酯-异氰酸酯)网络聚合物的结构与性能

1．4．4．模量渐变材料的制备方法

1．5 课题研究目的和研究内容

1．5．1 论文研究的目的与意义

1．5．2 论文研究的内容与创新点

第二章 实验部分

2．1．1 实验主要原料规格

2．2 实验仪器设备

2．3．2 制备聚(氨酯-异氰酸酯)聚合物材料

2．3．3 环氧改性聚(氨酯-异氰酸酯)聚合物材料的合成

2．3．4 液体氟改性聚(氨酯-异氰酸酯)聚合物材料的合成

2．3．5 聚氨酯模量渐变材料的合成

2．4．1 实验中的计算方法

2．4．2 多元醇羟值的测定

2．4．3 NCO值的测定

2．4．4 凝胶渗透色谱法(GPC)

2．4．5 红外光谱分析(FTIR)

2．4．8 热失重测试(TGA)

2．4．9 示差扫描量热法分析(DSC)

2．4．10 力学性能测试

2．4．11 邵氏硬度测试

2．4．12 扫描电镜(SEM)

第三章 结果与讨论

3．1．2 聚氨酯预聚体的合成与表征

3．1．3 聚(氨酯-异氰酸酯)聚合物的合成与表征

3．1．4 聚(氨酯-异氰酸酯)聚合物的性能表征

3．1．5 小结

3．2 环氧改性聚(氨酯-异氰酸酯)网络聚合物的合成与制备

3．2．1 合成方法的选择

3．2．2 改性聚(氨酯-异氰酸酯)聚合物的合成与表征

3．2．3 改性聚(氨酯-异氰酸酯)聚合物的性能表征

3．2．4 小结

3．3．2 含氟聚氨酯预聚体的合成与表征

3．3．3 含氟聚(氨酯-异氰酸酯)聚合物的合成与表征

3．3．4 对含氟聚(氨酯-异氰酸酯)聚合物的性能表征

3．3．5 小结

3．4．2 聚氨酯模量渐变材料的制备与表征

3．4．3 小结

第四章 结论

参考文献

致谢

研究成果及发表的学术论文

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