聚硅氧烷-聚氨酯弹性体的制备与性能研究

发布时间：2020-05-23 23:44

【摘要】：作为一种新型高分子材料,聚硅氧烷-聚氨酯(PDMS-PU)共聚物因其潜在的兼具两种基元的优异性能而备受关注。然而,传统的硅羟基或烷羟基与异氰酸酯基缩合制备的聚硅氧烷改性聚氨酯材料,因其不稳定的Si-O-C键及急需改善的力学性能,限制了该种材料的工业转化。为解决上述问题,本文通过双羟丙基封端聚硅氧烷(PDMS)与二异氰酸酯反应制备了聚硅氧烷-聚氨酯(PDMS-PU)弹性体。为实现该体系的工业转化,以混炼型PDMS-PU弹性体生胶为基胶,通过加入补强填料和交联剂,制备了混炼型PDMS-PU弹性体。探究了生胶、交联剂、填料等对弹性体力学性能的影响。弹性体拉伸强度最高可达8.76 MPa,相应扯断伸长率为342%。然而,以羟丙基PDMS作为多元醇所合成的PDMS-PU弹性体,尽管具有良好的耐热性,但力学性能不够理想。为了改善上述弹性体的力学性能,本文通过在生胶结构中引入聚醚链段(PTMG),用两步法合成了端羟基的混炼型PDMS-PTMG-PU弹性体生胶。通过探究填料、交联剂、生胶等对弹性体力学性能的影响,制备了拉伸强度最高可达16.31 MPa,相应扯断伸长率为394%的弹性体。为拓展聚醚补强型PDMS-PU的应用,本文用两步法制备了热塑型PDMS-PTMG-PU高分子材料。通过改变反应配比,探究了PDMS/PTMG软段含量、PU硬段含量、扩链剂种类等对弹性体力学性能的影响及后处理的条件。所制备的热塑型弹性体拉伸强度最高可达38.23 MPa,相应扯断伸长率为694%。总之,本论文的聚醚补强型工艺赋予了有机硅改性聚氨酯材料优良的热力学性能,为实现聚硅氧烷-聚氨酯材料的工业转化打下了坚实的基础。
【图文】：

聚硅氧烷改性,聚氨酯,苯基

基元优异性能的聚硅氧烷－聚氨酯新材料进行研究。逡逑Ｘｕ等设计并制备了一系列苯基聚硅氧烷改性聚氨酯／聚脲弹性体（ＳＰＵｓ），逡逑制备过程如图１．４所示。其中聚硅氧烷质量分数为１０％￣４０％。结果表明，在聚逡逑硅氧烷含量为ｌ0ｗｔ％时，弹性体力学性能最好，其拉伸强度可达２１．３邋ＭＰａ，随逡逑着聚硅氧烷含量的增加，材料的力学性能逐渐降低。且相比于纯ＰＵ，改性弹性逡逑体的水接触角明显增大。逡逑人邋ｃｈ，0４－ｃｈ２－ｃｈ－ｏ）－ｈ逡逑ＣｐＣＨ３邋Ｖ邋ＣＨ３邋Ｖ邋？ＣＨ＾邋ｎ邋Ｉ邋＇逦？Ｈ３邋ｎ＊逡逑＋邋ＣＨＯ邋十邋ＣＨ２－ＣＨ－0｝－Ｈ逡逑ｉ邋＼邋Ｉ邋Ｉ邋／ｎ邋Ｉ邋Ｉ逦ｃｈ３邋ｎ２逡逑６ＣＨ３逦ＣＨｊ逦ＯＣＨｊ逦ＣＨ２0４－ＣＨ２－ＣＨ－0）＾Ｈ逡逑＾逦Ｎ３０７逡逑ＰＭＰＳ－ＮＨ逡逑ＯＣＮ—ｙ＞－邋ＣＨ２邋＾￣＾邋ＮＣＯ逡逑ＨＭＤＩ逡逑ＮＣＯ邋ＮＣＯ逡逑［ｆｉ逡逑0ＣＮ逦ＶＶＶ？ｌ逦逦逦逦逦逦邋逦ＮＣＯ逦ＳＳＱｒｔｌ０ｌｌｔ逡逑ｊ邋ｊ逦Ｓｏｆｔ邋Ｓｅｇｍｅｎｔ逡逑ＳＰＵ逡逑图１．４苯基聚硅氧烷改性聚氨酯的制备逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１．４邋Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｐｈｅｎｙｌ邋ｐｏｌｙｓｉｌｏｘａｎｅ邋ｍｏｄｉｆｉｅｄ邋ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ逡逑Ｋｉｍ等制备了一种聚兼具高强度、高柔韧性和光学透明性的聚氨酯－甲基丙逡逑烯酸酯－硅氧烷杂化（ＵＭＳＨ）陶瓷材料，其制备过程如图１．５所示。经研宄，该逡逑材料具有聚氨酯键与甲基丙烯酸酯－硅氧烷共聚物分子水平杂化的特点，其挠曲逡逑强度可达５７４邋ＭＰａ

聚氨,硅氧烷,杂化材料,丙烯酸

Ｆｉｇｕｒｅ邋１．５邋Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ＵＭＳＨ逡逑Ｚｈａｏ等采用溶胶－凝胶法制备了一系列侧链交联的聚硅氧烷聚氨酯共聚物逡逑（ＳＰＵ），，其结构如图１．６所示，ＳＰＵ是由０？２０％的Ｎ－（正丁基）－３－氨丙基三乙氧基逡逑硅烷（ＨＤＩ－Ｔ）改性的六亚甲基二异辛酯的均聚物和异氰酸酯组成的。结果表明，逡逑ＨＤＩ－Ｔ与聚氨酯成功结合，ＨＤＩ－Ｔ（２０％）的加入，材料的结晶温度由－２４．４°Ｃ降低逡逑至－３３．５°Ｃ，熔点由２９．１°Ｃ降低至１９．７°Ｃ，其拉伸强度由０．１５邋ＭＰａ提高到０．５５邋ＭＰａ，逡逑杨氏模量由０．４１邋ＭＰａ提高到１．７７邋ＭＰａ，但其扯断伸长率由１０１９％下降至４７１％［３８］。逡逑、ｖ，逦逦邋逦｜＿邋逦逦邋，逦Ｉ＿＿邋ｉ逡逑二邋Ｓｉ邋—（逦Ｖｗ？（邋）ａ／ｖ（逦ｙｖｖ“＊“＂．＂＂＾Ａ／ｖ（逦Ｖ＞／ｖ（逦）邋－Ｓｉ＊？ｖｗ逡逑ｉ邋１７＾逦ｉ逦ｌ逦＾逡逑图１．６邋ＳＰＵ的结构示意图逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１．６邋Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｏｆ邋ＳＰＵ逡逑一－
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TQ334.1

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