缩酮型聚氨酯弹性体的制备及热愈合效应

发布时间：2020-09-14 15:30

　　 自愈合聚合物有望广泛应用于柔性电子器件、生物医用材料、表面防护、航空航天等领域,目前备受研究者们的关注。聚氨酯因其特殊的微相分离结构广泛用于自愈合研究,但聚氨酯材料的愈合温度与力学性能间存在一定的矛盾,为解决上述问题,可以寻找一种新的动态键来实现自愈合温度与材料力学性能间的平衡。缩酮可以在无催化剂条件下实现动态交换,但目前未见将缩酮引入聚氨酯中实现自愈合的文献报道,缩酮型聚氨酯的制备与自愈合行为有待探究。通过红外光谱、核磁共振谱和气相色谱,研究无酸催化下的缩酮交换—丙酮缩甘油与乙二醇交换反应。研究表明,该反应为吸热反应,随着温度的升高,转化率升高,在95oC、无催化剂下,乙二醇与丙酮缩甘油的物质量之比为5:1时,192min反应达到平衡,交换反应转化率为81%。采用聚四氢呋喃醚二醇(PTMG)、4,4′-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、缩水甘油(DHG)和2,5-己二酮(DK)等原料,通过二步法制备了具有一定力学强度的不同硬段含量的缩酮型聚氨酯(PU-Kx),研究了愈合温度和愈合时间对愈合效率的影响。随着愈合温度的增加和时间的延长,PU-Kx的愈合效率增加,当愈合温度为95oC时,愈合5h,PU-K1的愈合效率可达到74%,其愈合温度低于聚氨酯自愈合中常用动态共价键的愈合温度120oC。通过PTMG、MDI和1,4-丁二醇(BDO)制备不含缩酮结构的聚氨酯作对比样,研究了缩酮结构在愈合中所起的作用。为了进一步的提高缩酮型聚氨酯的愈合效率,将富含羟基的聚乙烯醇与PU-K3共混,以便缩酮与间二羟基发生交换反应,制备具有一定力学强度的共混材料PU-VAx。研究发现,在相同愈合条件下,共混材料PU-VAx比缩酮型聚氨酯PU-K3具有更高的愈合效率。95oC下,PU-VA3愈合5小时的愈合效率达到78%,远高于相同愈合条件下PU-K3的愈合效率28%。动态缩酮交换反应可用于聚氨酯材料的自愈合,能降低聚氨酯的愈合温度,同时也扩充了聚氨酯动态共价键体系。
【学位单位】：武汉科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TQ334.1
【部分图文】：

武汉科技大学硕士学位论文第 1 章 文献综述自愈合能够修复材料的损伤，延长材料的柔性电子器件[1]、生物医用材料[2]、表面的广泛关注[4-6]。聚合物自愈合时，其损伤的柔性[7]。聚氨酯材料是由聚合物多元醇合而成的硬软嵌段聚合物，因硬软段热力学软段提供柔性，硬段赋予强度，这种特殊常用于自愈合研究。

图 2.1 丙酮和甘油缩合产物的 FIIR 谱FTIR spectrum of product from condensation of acetone an对产物的结构进行表征，对产物进行 NMR 表征，对应羟基氢质子的化学位移，4.01 ppm 归属为五元环61ppm 处则为五元环上亚甲基 H 质子的化学位移；相连的亚甲基 H 质子的化学位移；1.25ppm 归为甲

图 2.1 丙酮和甘油缩合产物的 FIIR 谱ig. 2.1 FTIR spectrum of product from condensation of acetone and glyc进一步对产物的结构进行表征，对产物进行 NMR 表征，如下pm 处对应羟基氢质子的化学位移，4.01 ppm 归属为五元环上次 和 3.61ppm 处则为五元环上亚甲基 H 质子的化学位移；3.4 和与羟基相连的亚甲基 H 质子的化学位移；1.25ppm 归为甲基中。

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本文编号：2818341