聚氨酯和氧化石墨烯/聚氨酯材料的制备与性能研究
发布时间：2020-12-18 16:00
本文以4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）、聚四亚甲基醚二醇（PTMG）、1,3-丙二醇（PDO）为原料,采用预聚体法合成热塑性聚氨酯（TPU）,确定了预聚体在80℃下的最佳反应时间为90min,在室温氮气氛围条件下,预聚体保存24h异氰酸根（-NCO）含量不会出现明显下降,同时利用FTIR、DSC、力学性能测试等手段探究了硬段含量对TPU性能的影响,结果表明,硬段含量增加,TPU的氢键化程度、玻璃化温度、硬段熔融温度、拉伸强度、撕裂强度、硬度、模量均随之增大,软段结晶熔融温度及断裂伸长率随之减小,在硬段含量33%-45%范围内,TPU呈现“海-岛”结构,且随硬段含量增加,微相分离程度逐渐增加。为研究扩链剂结构的微小变化对TPU氢键化程度、热性能、力学性能的影响,以MDI、PTMG合成预聚体,在保证预聚体相同-NCO含量条件下,采用乙二醇（EG）、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇（BDO）、1,6-己二醇（HDO）、1,2-丙二醇（PG）五种扩链剂合成TPU,经FTIR、DSC及力学性能测试,结果表明,随着偶数碳原子扩链剂分子链的长度增加,合成的TPU的氢键化程度逐渐降低;奇数碳原子扩...
【文章来源】：青岛科技大学山东省
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
异氰酸酯与醇或胺反应生成氨基甲酸酯（A）或脲（B）
石墨烯基材料结构示意图
聚氨酯和氧化石墨烯/聚氨酯材料的制备与性能研究18是GO热还原后石墨烯的密度变小，分散性差，给料困难，使材料的力学性能和其他性能参数变差。（3）原位聚合该法中，单体等反应物质与石墨烯混合（有时在相应溶剂中），然后进行聚合。GO表面的官能团可以直接连接到聚合物上，这些基团也可用作GO进一步改性的反应点，例如通过原子转移自由基聚合（ATRP）在聚合物链上共价接枝[64-67]。原位聚合法制备聚合物/石墨烯纳米复合材料的研究报道很多，用作基质的聚合物包括聚氨酯[68-69]、聚苯乙烯[70]、聚甲基丙烯酸甲酯[71]、环氧树脂[72]、聚乳酸[73]、聚乙烯醇[74]等。有报道关于聚乙烯醇接枝氧化石墨烯/聚乙烯醇（PVA-g-GO/PVA）复合材料的研究[74]，首先制备了聚醋酸乙烯酯接枝氧化石墨烯/聚醋酸乙烯酯纳米复合材料，然后通过醇解得到PVA-g-GO/PVA纳米复合材料。准备过程如图1-4所示,PVA链在PVA-g-GO片材上的接枝率可达24wt%左右。PVA-g-GO片材不仅具有良好的分散性和与PVA基体的相容性，而且与基体的PVA链形成了很强的界面相互作用。如图1-5所示，PVA-g-GO表面的接枝聚合物片材可以在PVA基体和PVA-g-GO片材之间形成柔性中间相，为保证有效载荷从PVA基体转移到PVA-g-GO片材提供了方便的途径。原位聚合可使聚合物和石墨烯之间形成较强界面相互作用，有利于应力传递。但在聚合过程中，体系的粘度往往会增加，给后续的加工和材料成型带来一定的问题。图1-4原位乳液聚合和醇解过程中氧化石墨烯的化学接枝改性[74]Figure1-4ProcessofchemicalgraftingmodificationofGOduringin-situemulsionpolymerizationandalcoholysis[74]
【参考文献】：
期刊论文
[1]Defective graphene as a high-efficiency Raman enhancement substrate[J]. Tong Zhao,Zhibo Liu,Xing Xin,Hui-Ming Cheng,Wencai Ren. Journal of Materials Science & Technology. 2019(09)
[2]聚氨酯原料生产技术现状及展望[J]. 郭晋菊,程相龙. 化学工业. 2019(02)
[3]混合异氰酸酯型聚氨酯的制备与耐黄变性能[J]. 任龙芳,耿瑾,邢政国,李妍. 精细化工. 2018(03)
[4]扩链剂种类和用量对高铁用聚氨酯减震垫成型及性能的影响[J]. 许双喜,曹彦海,朱军,冯兴卓,张坚强,刘培礼. 高分子材料科学与工程. 2018(01)
[5]聚酯-聚醚混合软段型聚氨酯树脂的合成与性能研究[J]. 毛祖秋,张博,郭晓勇,石红翠,姚卫琴,马国章. 化学与黏合. 2017(01)
[6]化工巨头进军生物基TPU薄膜市场[J]. 乙醛醋酸化工. 2016(07)
[7]高性能发泡热塑性聚氨酯ETPU通过鉴定[J]. 聚氨酯工业. 2016(03)
[8]Mechanical Properties and Damage Tolerance of Bulk Yb3Al5O12 Ceramic[J]. Xiaofei Wang,Huimin Xiang,Xin Sun,Jiachen Liu,Feng Hou,Yanchun Zhou. Journal of Materials Science & Technology. 2015(04)
[9]二醇扩链剂对热塑性聚氨酯性能的影响[J]. 邹鹏. 科技情报开发与经济. 2005(14)
硕士论文
[1]扩链剂体积及顺反结构对热塑性聚氨酯弹性体结构与性能的影响[D]. 郭亚倩.宁波大学 2018
[2]基于超临界CO2制备TPU发泡颗粒的机理及设备研究[D]. 马文良.青岛科技大学 2017
本文编号：2924270
【文章来源】：青岛科技大学山东省
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
异氰酸酯与醇或胺反应生成氨基甲酸酯（A）或脲（B）
石墨烯基材料结构示意图
聚氨酯和氧化石墨烯/聚氨酯材料的制备与性能研究18是GO热还原后石墨烯的密度变小，分散性差，给料困难，使材料的力学性能和其他性能参数变差。（3）原位聚合该法中，单体等反应物质与石墨烯混合（有时在相应溶剂中），然后进行聚合。GO表面的官能团可以直接连接到聚合物上，这些基团也可用作GO进一步改性的反应点，例如通过原子转移自由基聚合（ATRP）在聚合物链上共价接枝[64-67]。原位聚合法制备聚合物/石墨烯纳米复合材料的研究报道很多，用作基质的聚合物包括聚氨酯[68-69]、聚苯乙烯[70]、聚甲基丙烯酸甲酯[71]、环氧树脂[72]、聚乳酸[73]、聚乙烯醇[74]等。有报道关于聚乙烯醇接枝氧化石墨烯/聚乙烯醇（PVA-g-GO/PVA）复合材料的研究[74]，首先制备了聚醋酸乙烯酯接枝氧化石墨烯/聚醋酸乙烯酯纳米复合材料，然后通过醇解得到PVA-g-GO/PVA纳米复合材料。准备过程如图1-4所示,PVA链在PVA-g-GO片材上的接枝率可达24wt%左右。PVA-g-GO片材不仅具有良好的分散性和与PVA基体的相容性，而且与基体的PVA链形成了很强的界面相互作用。如图1-5所示，PVA-g-GO表面的接枝聚合物片材可以在PVA基体和PVA-g-GO片材之间形成柔性中间相，为保证有效载荷从PVA基体转移到PVA-g-GO片材提供了方便的途径。原位聚合可使聚合物和石墨烯之间形成较强界面相互作用，有利于应力传递。但在聚合过程中，体系的粘度往往会增加，给后续的加工和材料成型带来一定的问题。图1-4原位乳液聚合和醇解过程中氧化石墨烯的化学接枝改性[74]Figure1-4ProcessofchemicalgraftingmodificationofGOduringin-situemulsionpolymerizationandalcoholysis[74]
【参考文献】：
期刊论文
[1]Defective graphene as a high-efficiency Raman enhancement substrate[J]. Tong Zhao,Zhibo Liu,Xing Xin,Hui-Ming Cheng,Wencai Ren. Journal of Materials Science & Technology. 2019(09)
[2]聚氨酯原料生产技术现状及展望[J]. 郭晋菊,程相龙. 化学工业. 2019(02)
[3]混合异氰酸酯型聚氨酯的制备与耐黄变性能[J]. 任龙芳,耿瑾,邢政国,李妍. 精细化工. 2018(03)
[4]扩链剂种类和用量对高铁用聚氨酯减震垫成型及性能的影响[J]. 许双喜,曹彦海,朱军,冯兴卓,张坚强,刘培礼. 高分子材料科学与工程. 2018(01)
[5]聚酯-聚醚混合软段型聚氨酯树脂的合成与性能研究[J]. 毛祖秋,张博,郭晓勇,石红翠,姚卫琴,马国章. 化学与黏合. 2017(01)
[6]化工巨头进军生物基TPU薄膜市场[J]. 乙醛醋酸化工. 2016(07)
[7]高性能发泡热塑性聚氨酯ETPU通过鉴定[J]. 聚氨酯工业. 2016(03)
[8]Mechanical Properties and Damage Tolerance of Bulk Yb3Al5O12 Ceramic[J]. Xiaofei Wang,Huimin Xiang,Xin Sun,Jiachen Liu,Feng Hou,Yanchun Zhou. Journal of Materials Science & Technology. 2015(04)
[9]二醇扩链剂对热塑性聚氨酯性能的影响[J]. 邹鹏. 科技情报开发与经济. 2005(14)
硕士论文
[1]扩链剂体积及顺反结构对热塑性聚氨酯弹性体结构与性能的影响[D]. 郭亚倩.宁波大学 2018
[2]基于超临界CO2制备TPU发泡颗粒的机理及设备研究[D]. 马文良.青岛科技大学 2017
本文编号：2924270
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