聚脲弹性体微相分离研究及主要进展

摘要

聚脲作为新型的弹性体材料,因其优异的综合性能受到了研究者的广泛关注,近年来在防水、防腐、耐磨、抗爆等领域得到了广泛的应用.随着喷涂施工技术的发展,聚脲也被越来越多地运用到国内大型基础设施建设当中.早期研究多注重于聚脲的使用工艺,而现阶段的研究重点是加强对材料本身微观结构形态的研究,理清结构与相关性能的关系,从而获得性能更优的产品以及开发新型功能化材料.聚脲由异氰酸酯组分和氨基组分聚合生成,分子链由硬段和软段交替连接.玻璃化转变温度(Tg)较低的软段柔顺性好,形成基体相;具有高Tg、刚性大的硬段在强氢键作用下形成硬相,起到物理交联和作为增强填料的作用,可显著提高材料的理化性能,如热性能、力学性能等.相分离是聚脲典型的微观形态特征,也是其具有优异性能的重要原因.尽管聚脲的微相分离早已研究确认,但其微观组成、形态与相关性能之间的关系尚不明确.聚脲微相形态的影响因素众多,目前的研究主要集中于:(1)软硬段组成,包括原料结构种类、化学配比、链段长度等;(2)氢键作用,即氢键对形态和性能的影响;(3)制备方法以及加工处理工艺.其中,软硬段组成和氢键作用对聚脲的微观形态和性能有决定性影响.随着科技的进步,各种先进的表征与分析技术逐渐被应用到聚脲的研究当中,尤其是分子动力学模拟技术的发展应用,正成为研究聚脲结构与性能关系的有力工具.本文主要综述了聚脲微相分离形态方面的研究现状,重点从软硬段组成、氢键作用等微观角度阐述典型结构因素对形态和相关性能的影响,介绍了分子动力学模拟技术在聚脲研究中的应用现状,并指出了现阶段研究的不足和未来的研究方向.