新型聚氨酯的设计、制备与性能
发布时间：2023-08-08 17:09
聚氨酯材料结构设计自由度大,性能可调节范围宽,能够以泡沫、合成革、纤维、弹性体、涂料、胶粘剂等多种形式广泛应用于航空、交通、医疗、建筑、纺织等诸多领域,其消费量很大且逐年增长,已经成为生活中不可或缺的重要合成材料。随着高端应用的涌现和社会的可持续发展,人们对高性能、智能、功能和绿色环保型聚氨酯提出了迫切需求。相应的具有强韧、力学梯度、自修复、功能化、可回收、绿色来源等聚氨酯体系的发展正在成为人们关注的方向。尽管研究者们在这些体系上已经取得一定的进展,但探索新的构筑体系并在现有研究基础上实现性能上的突破,仍然是当前的研究热点,且具有一定的挑战性。本课题将能够发生室温动态可逆裂解-交换反应、光解反应、热分解反应、与金属离子配位的丁二酮肟氨酯基团(DOU)引入到聚氨酯中,基于DOU的反应性,构筑了具有室温自发自修复、空间精准可控功能化、可回收、强韧和力学梯度的新一代聚氨酯材料DOU-PU。此外,还将二氧化碳基绿色环保型聚碳酸亚丙酯二醇(PPC)取代传统石油基大分子多元醇来合成聚氨酯,将其应用于湿固化聚氨酯热熔胶(RHMPA),期望减少对石化资源的依赖和温室气体的排放。按照所研究聚氨酯材料核心...
【文章页数】：143 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 聚氨酯概述
1.2 赋予聚氨酯自修复性能的方法
1.2.1 外援型自修复
1.2.2 本征型自修复
1.2.3 自修复性能的评估方法
1.3 聚氨酯的增强增韧方法
1.3.1 复合纳米/微米填料
1.3.2 引入能量耗散机制
1.4 聚氨酯力学梯度的构筑方法
1.4.1 梯度光照聚合法
1.4.2 梯度共混挤出法
1.4.3 溶解-扩散法
1.4.4 热压复合法
1.4.5 注射法
1.5 聚氨酯表面功能化的方法
1.5.1 直接化学接枝改性
1.5.2 等离子体处理
1.5.3 涂层改性
1.5.4 光化学接枝改性
1.6 聚氨酯的回收方法
1.6.1 掩埋法和焚烧法
1.6.2 物理回收法
1.6.3 化学回收法
1.7 肟氨酯基团与丁二酮肟
1.7.1 肟氨酯基团
1.7.2 丁二酮肟
1.7.3 肟氨酯基团与丁二酮肟在聚氨酯中联合应用潜力分析
1.8 二氧化碳基聚碳酸亚丙酯二醇(PPC)及其在聚氨酯中的应用
1.8.1 聚碳酸酯多元醇简介
1.8.2 PPC简介
1.8.3 PPC在聚氨酯中的应用及其发展趋势
1.9 本课题的研究意义、研究内容和创新点
1.9.1 本课题的研究意义
1.9.2 本课题的研究内容
1.9.3 本课题的创新点
参考文献
第二章 基于丁二酮肟氨酯的聚氨酯(DOU-PU)的制备及性能研究
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 实验材料与仪器
2.2.2 DOU-PU的合成
2.2.3 DOU-PU膜的制备
2.2.4 含肟氨酯基团的小分子模型化合物的合成
2.2.4.1 丙酮肟对甲苯氨酯的合成
2.2.4.2 丙酮肟苯乙氨酯的合成
2.2.5 DOU-PU的可控荧光功能化
2.2.6 DOU-PU的真空热化学回收
2.2.7 测试与表征
2.2.7.1 分子结构表征
2.2.7.2 肟氨酯基团的反应性研究与测试
2.2.7.3 自修复性能测试
2.2.7.4 差示扫描量热分析
2.2.7.5 荧光光谱测试
2.2.7.6 热重分析
2.2.7.7 真空升华性研究与测试
2.2.7.8 真空热化学回收效率评估
2.3 结果与讨论
2.3.1 DOU-PU的结构表征
2.3.2 DOU-PU的自修复性能和机理研究
2.3.3 DOU-PU的空间精准可控功能化和机理研究
2.3.3.1 肟氨酯基团的光解反应
2.3.3.2 DOU-PU的可控荧光功能化
2.3.4 DOU-PU的真空热化学回收和机理研究
2.3.4.1 肟氨酯基团的热分解反应研究
2.3.4.2 DMG的升华性能研究
2.3.4.3 DOU-PU的真空热化学回收
2.4 本章小结
参考文献
第三章 基于金属离子-丁二酮肟氨酯的聚氨酯的制备及性能研究
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 实验材料与仪器
3.2.2 DOU-PU的合成及其膜的制备
3.2.3 Cu-DOU-PU膜的制备
3.2.4 50%Zn-DOU-PU膜的制备
3.2.5 50%Fe-DOU-PU膜的制备
3.2.6 G-DOU-PU样条的制备
3.2.7 50-0%Cu-DOU-PU膜的制备
3.2.8 50-0%Cu-DOU-PU/PE的制备
3.2.9 测试与表征
3.2.9.1 机械性能测试
3.2.9.2 傅里叶变换红外光谱测试
3.2.9.3 X射线衍射分析
3.2.9.4 循环递增拉伸测试
3.2.9.5 循环拉伸测试
3.2.9.6 动态热机械分析
3.2.9.7 回弹性测试
3.2.9.8 铜元素梯度测试
3.2.9.9 力学梯度测试
3.2.9.10 表面划痕修复测试
3.2.9.11 耐穿刺性能测试
3.2.9.12 扫描电子显微镜测试
3.3 结果与讨论
3.3.1 金属离子对DOU-PU的增强增韧作用和机理研究
3.3.2 金属离子引入DOU-PU前/后的动态热机械性能研究
3.3.3 金属离子引入DOU-PU后的回弹性研究
3.3.4 DOU-PU力学梯度的构筑
3.3.5 G-DOU-PU中铜元素梯度测试与分析
3.3.6 G-DOU-PU中力学梯度测试与分析
3.3.7 构筑多功能防护材料的可行性分析
3.3.8 多功能防护膜的制备和性能研究
3.4 本章小结
参考文献
第四章 二氧化碳基PPC在湿固化聚氨酯热熔胶(RHMPA)中的应用
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 实验材料与仪器
4.2.2 PPC-RHMPA的制备
4.2.3 PHA-RHMPA和 PPC/PHA-RHMPA的制备
4.2.4 PPCn-RHMPA的制备
4.2.5 PPCz-RHMPA和 PPCnz-RHMPA的制备
4.2.6 测试与表征
4.2.6.1 -NCO基团含量测试
4.2.6.2 核磁共振波谱测试
4.2.6.3 傅里叶变换红外光谱测试
4.2.6.4 热学性能测试
4.2.6.5 机械性能测试
4.2.6.6 粘接性能测试
4.3 结果与讨论
4.3.1 同种碳酸酯链段含量PPC基 RHMPA的制备和性能研究
4.3.1.1 合成工艺条件研究
4.3.1.2 分子结构表征
4.3.1.3 热学性能研究
4.3.1.4 粘接性能研究
4.3.2 不同碳酸酯链段含量PPC基 RHMPA的制备和性能研究
4.3.2.1 PPCn-RHMPA、PPCz-RHMPA和 PPCnz-RHMPA的制备
4.3.2.2 碳酸酯链段含量分析
4.3.2.3 PPC中碳酸酯链段含量对RHMPA湿固化时间的影响
4.3.2.4 PPC中碳酸酯链段含量对RHMPA热学性能的影响
4.3.2.5 PPC中碳酸酯链段含量对RHMPA机械性能的影响
4.3.2.6 PPC中碳酸酯链段含量对RHMPA粘接性能的影响
4.4 本章小结
参考文献
第五章 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
攻读博士期间科研成果
致谢
本文编号：3840149
【文章页数】：143 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 聚氨酯概述
1.2 赋予聚氨酯自修复性能的方法
1.2.1 外援型自修复
1.2.2 本征型自修复
1.2.3 自修复性能的评估方法
1.3 聚氨酯的增强增韧方法
1.3.1 复合纳米/微米填料
1.3.2 引入能量耗散机制
1.4 聚氨酯力学梯度的构筑方法
1.4.1 梯度光照聚合法
1.4.2 梯度共混挤出法
1.4.3 溶解-扩散法
1.4.4 热压复合法
1.4.5 注射法
1.5 聚氨酯表面功能化的方法
1.5.1 直接化学接枝改性
1.5.2 等离子体处理
1.5.3 涂层改性
1.5.4 光化学接枝改性
1.6 聚氨酯的回收方法
1.6.1 掩埋法和焚烧法
1.6.2 物理回收法
1.6.3 化学回收法
1.7 肟氨酯基团与丁二酮肟
1.7.1 肟氨酯基团
1.7.2 丁二酮肟
1.7.3 肟氨酯基团与丁二酮肟在聚氨酯中联合应用潜力分析
1.8 二氧化碳基聚碳酸亚丙酯二醇(PPC)及其在聚氨酯中的应用
1.8.1 聚碳酸酯多元醇简介
1.8.2 PPC简介
1.8.3 PPC在聚氨酯中的应用及其发展趋势
1.9 本课题的研究意义、研究内容和创新点
1.9.1 本课题的研究意义
1.9.2 本课题的研究内容
1.9.3 本课题的创新点
参考文献
第二章 基于丁二酮肟氨酯的聚氨酯(DOU-PU)的制备及性能研究
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 实验材料与仪器
2.2.2 DOU-PU的合成
2.2.3 DOU-PU膜的制备
2.2.4 含肟氨酯基团的小分子模型化合物的合成
2.2.4.1 丙酮肟对甲苯氨酯的合成
2.2.4.2 丙酮肟苯乙氨酯的合成
2.2.5 DOU-PU的可控荧光功能化
2.2.6 DOU-PU的真空热化学回收
2.2.7 测试与表征
2.2.7.1 分子结构表征
2.2.7.2 肟氨酯基团的反应性研究与测试
2.2.7.3 自修复性能测试
2.2.7.4 差示扫描量热分析
2.2.7.5 荧光光谱测试
2.2.7.6 热重分析
2.2.7.7 真空升华性研究与测试
2.2.7.8 真空热化学回收效率评估
2.3 结果与讨论
2.3.1 DOU-PU的结构表征
2.3.2 DOU-PU的自修复性能和机理研究
2.3.3 DOU-PU的空间精准可控功能化和机理研究
2.3.3.1 肟氨酯基团的光解反应
2.3.3.2 DOU-PU的可控荧光功能化
2.3.4 DOU-PU的真空热化学回收和机理研究
2.3.4.1 肟氨酯基团的热分解反应研究
2.3.4.2 DMG的升华性能研究
2.3.4.3 DOU-PU的真空热化学回收
2.4 本章小结
参考文献
第三章 基于金属离子-丁二酮肟氨酯的聚氨酯的制备及性能研究
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 实验材料与仪器
3.2.2 DOU-PU的合成及其膜的制备
3.2.3 Cu-DOU-PU膜的制备
3.2.4 50%Zn-DOU-PU膜的制备
3.2.5 50%Fe-DOU-PU膜的制备
3.2.6 G-DOU-PU样条的制备
3.2.7 50-0%Cu-DOU-PU膜的制备
3.2.8 50-0%Cu-DOU-PU/PE的制备
3.2.9 测试与表征
3.2.9.1 机械性能测试
3.2.9.2 傅里叶变换红外光谱测试
3.2.9.3 X射线衍射分析
3.2.9.4 循环递增拉伸测试
3.2.9.5 循环拉伸测试
3.2.9.6 动态热机械分析
3.2.9.7 回弹性测试
3.2.9.8 铜元素梯度测试
3.2.9.9 力学梯度测试
3.2.9.10 表面划痕修复测试
3.2.9.11 耐穿刺性能测试
3.2.9.12 扫描电子显微镜测试
3.3 结果与讨论
3.3.1 金属离子对DOU-PU的增强增韧作用和机理研究
3.3.2 金属离子引入DOU-PU前/后的动态热机械性能研究
3.3.3 金属离子引入DOU-PU后的回弹性研究
3.3.4 DOU-PU力学梯度的构筑
3.3.5 G-DOU-PU中铜元素梯度测试与分析
3.3.6 G-DOU-PU中力学梯度测试与分析
3.3.7 构筑多功能防护材料的可行性分析
3.3.8 多功能防护膜的制备和性能研究
3.4 本章小结
参考文献
第四章 二氧化碳基PPC在湿固化聚氨酯热熔胶(RHMPA)中的应用
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 实验材料与仪器
4.2.2 PPC-RHMPA的制备
4.2.3 PHA-RHMPA和 PPC/PHA-RHMPA的制备
4.2.4 PPCn-RHMPA的制备
4.2.5 PPCz-RHMPA和 PPCnz-RHMPA的制备
4.2.6 测试与表征
4.2.6.1 -NCO基团含量测试
4.2.6.2 核磁共振波谱测试
4.2.6.3 傅里叶变换红外光谱测试
4.2.6.4 热学性能测试
4.2.6.5 机械性能测试
4.2.6.6 粘接性能测试
4.3 结果与讨论
4.3.1 同种碳酸酯链段含量PPC基 RHMPA的制备和性能研究
4.3.1.1 合成工艺条件研究
4.3.1.2 分子结构表征
4.3.1.3 热学性能研究
4.3.1.4 粘接性能研究
4.3.2 不同碳酸酯链段含量PPC基 RHMPA的制备和性能研究
4.3.2.1 PPCn-RHMPA、PPCz-RHMPA和 PPCnz-RHMPA的制备
4.3.2.2 碳酸酯链段含量分析
4.3.2.3 PPC中碳酸酯链段含量对RHMPA湿固化时间的影响
4.3.2.4 PPC中碳酸酯链段含量对RHMPA热学性能的影响
4.3.2.5 PPC中碳酸酯链段含量对RHMPA机械性能的影响
4.3.2.6 PPC中碳酸酯链段含量对RHMPA粘接性能的影响
4.4 本章小结
参考文献
第五章 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
攻读博士期间科研成果
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本文编号：3840149
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