木质素基聚氨酯密封胶的制备与表征

木质素是一种含有羟基的三维网状天然高分子,因其存在醇羟基和酚羟基,被广泛用于聚氨酯领域。采用木质素与聚醚二元醇,制备了木质素基聚氨酯密封胶。对合成的木质素基聚氨酯预聚体进行了FT-IR和TG分析,并探讨了木质素与聚醚二元醇的羟基比对预聚体性能的影响以及Ca CO3和潜固化剂对木质素基聚氨酯密封胶性能的影响。结果表明:木质素基聚氨酯密封胶预聚体中木质素与二元醇羟基物质的量比为2∶1时,拉伸强度可达2.38MPa、断裂伸长率为576%。聚氨酯密封胶中引入木质素使得聚氨酯密封胶在热分解初期热失重量较高,但后期热分解的剩余物保留率高。在木质素基聚氨酯密封胶加入不超过50%碳酸钙时,随着碳酸钙添加量的增加断裂伸长率降低,拉伸强度则随着碳酸钙添加量的增加而增加。噁唑烷类潜固化剂能够有效降低单组分湿固化聚氨酯密封胶在固化时胶层中的气泡。     

IPN结构聚氨酯改性环氧树脂的性能研究

采用同步互穿聚合物网络技术制备了聚氨酯改性TDE-85/Me THPA环氧树脂体系,比较了环氧树脂TDE-85/MeTHPA固化体系改性前后力学性能和热稳定性的差异。研究结果表明,加入适量的由不同分子量聚醚二元醇合成的聚氨酯预聚体,对TDE-85/MeTHPA固化体系的力学性能、热稳定性均有所增加;当聚醚二元醇分子量为1000,且合成的聚氨酯预聚体加入量为15%时,同未改性的固化体系相比,该改性体系的拉伸强度和冲击强度分别上升48.0%和115%,分别达到69.39 MPa和23.56 kJ/m2,同时,该改性材料的热稳定性也有较明显的提高,其失重1%的温度T1%为300℃,比未改性的固化体系失重1%的温度高了30℃。     

交联型腰果酚基水性聚氨酯的制备及性能

以生物基腰果酚为起始原料合成腰果酚二元醇(CD),以天然多羟基化合物蔗糖为交联剂,在无催化剂条件下成功合成交联型腰果酚基水性聚氨酯。通过FT-IR、XRD、1H NMR研究了聚氨酯的结构,并探究了不同蔗糖/CD羟基物质的量比对材料粒径分布、拉伸性能、热学性能、吸水性的影响。结果表明:蔗糖与CD成功接入聚氨酯分子链中,分子链呈现出无序状态;改性后乳液粒径增大,材料耐水性增强,拉伸强度也得到明显的改善,一定程度上提高了材料的热稳定性。当蔗糖与CD羟基物质的量比为1∶1时,胶膜24 h吸水率为11.3%,拉伸强度为34.9 MPa,断裂伸长率为1 164%,初始热分解温度为238℃,材料综合性能最佳。     

硅烷封端聚氨酯预聚体的合成研究

以聚醚二元醇、二异氰酸酯为主要原料合成了硅烷封端聚氨酯预聚体,使用合成得到的预聚体制备了硅烷封端聚氨酯密封胶并对其性能进行了考察。研究了二异氰酸酯类型,NCO/OH比例,反应温度,扩链剂类型及封端剂类型对硅烷封端聚氨酯(SPU)的影响。结果表明:使用两种混合二异氰酸酯,NCO∶OH=1.3～1.5,二甘醇作为扩链剂,γ-巯丙基三甲基硅烷(KH590)作为封端剂,反应温度85℃制备得到较理想的预聚体,可使硅烷封端聚氨酯密封胶拉伸强度达到1.78MPa,断裂伸长率达到490%。     

硅烷封端蓖麻油改性聚氨酯预聚物合成及性能研究

以可再生的蓖麻油、聚酯多元醇、甲苯二异氰酸酯为原料,合成出异氰酸酯基封端蓖麻油改性聚氨酯预聚体;再与γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH 550)反应,制备出硅烷封端蓖麻油改性聚氨酯预聚物。采用红外光谱对预聚体结构进行了定性分析,采用热失重对成膜物进行热性能分析,并测试了成膜物的力学性能。结果表明,异氰酸酯基封端蓖麻油改性聚氨酯与KH 550的较佳反应温度为70℃,反应时间为4 h;随固化温度的增加,硅烷封端蓖麻油改性聚氨酯胶膜的表干时间缩短,固化温度大于30℃后下降趋势趋于平坦;固化膜能在230℃前保持稳定,其拉伸强度达到11.6 MPa、拉断伸长率为460%,与蓖麻油改性聚氨酯相比分别提高37.8%、22.1%。     

高沸醇木质素聚氨酯的合成及其性能

利用高沸醇(H igh Boiling Solvent,HBS)木质素替代部分聚醚二元醇直接与甲苯二异氰酸酯(TD I)合成聚氨酯,对木质素聚氨酯样片的力学性能和耐溶剂性能进行了研究,并进行了热重(TG)分析。结果发现,当w(木质素)<10%时,聚氨酯有良好的弹性,而拉伸强度低于10 MPa;w(木质素)=15%~25%时,聚氨酯的拉伸强度提高到16 MPa或更高,其溶胀质量增加率降到84%以下;木质素聚氨酯的拉伸强度随n(NCO)/n(OH)值的增大而迅速增强;当w(木质素)>30%时,无论n(NCO)/n(OH)值为多少都得到了硬、脆的聚氨酯;采用相对分子质量较低的聚醚二元醇合成的木质素聚氨酯的拉伸强度可提高到36 MPa以上,其断裂伸长率并不明显降低,甚至在n(NCO)/n(OH)<1.6时反而更高,而溶胀质量增加率则降到1.25%。热重(TG)分析表明,HBS木质素的引入提高了聚氨酯的耐热性,其400℃以下的分解百分率下降了12.94%。     

PCL/MDI/BDO型聚氨酯弹性体的性能

以聚己内酯二醇(PCL-2000)和4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)为原料,通过预聚体法制备了NCO基含量分别为6.0%、6.5%、7.0%、7.5%和8.0%的5种预聚体,用二元醇1,4-丁二醇(BDO)作扩链剂合成浇注型聚氨酯弹性体(CPUE)。考察预聚体NCO基含量和扩链系数对CPUE力学性能的影响;用X射线衍射仪、热失重分析仪和维卡软化点测定仪对材料进行分析表征。结果表明:随着预聚体NCO基含量的增加,CPUE的拉伸强度、硬度、模量和撕裂强度增大,断裂伸长率和冲击弹性下降;当扩链系数f=0.95时,综合力学性能最佳;X射线衍射分析表明,CPUE的结晶性能随着预聚体NCO基含量的增加而下降;热稳定性分析表明,CPUE具有良好的热稳定性,初始分解温度达到320℃;维卡软化点测试结果表明,随着预聚体NCO基含量增加,CPUE的维卡软化点提高,当预聚体NCO=8.0%时,维卡软化点达到164.2℃。     

含硅聚氨酯改性水性环氧固化剂的制备与性能

以聚醚二元醇(N210)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、羟基硅油为原料,合成了异氰酸酯基封端的含硅聚氨酯预聚体(PU-Si),再以PU-Si、环氧树脂E-51、丁基缩水甘油醚单封端的四乙烯五胺(TEPA-660a)为主要原料,制备了含硅聚氨酯改性水性环氧树脂固化剂,将制得的环氧树脂固化剂与环氧树脂E-51混和制得固化膜。用FTIR、TEM、SEM、TG和水接触角测试仪对聚合物的结构与性能进行了表征与测试,并考察了PU-Si含量对固化剂乳化性能、固化膜力学性能、热性能、断面形貌及吸水率的影响。结果表明:当固化膜中PU-Si的质量分数达到18%时,固化膜的综合性能最佳,此时冲击强度为22.45 k J/m~2,拉伸强度为44.7 MPa,热失重5%和50%时的温度分别为205.0和373.8℃,水接触角为96.8°,吸水率仅1.35%,与纯环氧树脂固化膜相比,其柔韧性、耐热性、耐水性等性能均有显著提高。     

端胺基非异氰酸酯预聚体嵌段共聚聚醚型聚氨酯

用端胺基非异氰酸酯基聚氨酯预聚体与聚醚型聚氨酯预聚体嵌段共聚制备了改性聚醚型聚氨酯及其膜,分析了端胺基非异氰酸酯基聚氨酯预聚体,考查了聚醚型聚氨脂树脂成膜温度和预聚体NCO/ NH2配比对膜力学性能的影响,同时对比了聚氨酯材料的力学性能,采用差示扫描量热法（DSC）研究了相分离程度。结果表明,合成的端胺基非异氰酸酯基聚氨酯预聚体中成功地引入了氨基甲酸酯基团;最佳成膜温度为140 ℃;当预聚体NCO/NH2=1/0.9（摩尔比,下同）时膜的性能最好,拉伸强度为25.1 MPa,伸长100 %模量为5 MPa,;与普通聚氨酯相比,端胺基非异氰酸酯基聚氨酯预聚体嵌段的聚氨酯力学性能更高;DSC曲线显示其有2个不同的玻璃化转变温度,相分离明显。     

合成温度对PCL型聚氨酯弹性体性能的影响

以聚己内酯二元醇(PCL-2000)、甲苯二异氰酸酯(TDI)、3,3’-二氯-4,4’-二氨基二苯甲烷(MOCA)为原料,采用预聚体法合成浇注型聚氨酯弹性体(CPU)。研究了预聚体温度,后熟化温度对聚氨酯弹性体力学及耐热性能的影响。实验结果表明:随着预聚体温度升高,CPU拉伸强度增大,压缩永久形变(80℃×24 h)逐渐变小。随着后熟化温度升高,CPU拉伸强度先增大后减小,压缩永久形变(80℃×24 h)先减小后增大。当预聚体温度为110℃时,拉伸强度达到50 MPa,断裂伸长率达到356%。压缩永久形变80℃×24 h为36%。     

羟基硅油改性磺酸型水性聚氨酯的合成及性能

以磺酸型聚酯二元醇(BY3301)、甲苯二异氰酸酯(TDI)为主要原料,羟基硅油为改性剂,三羟甲基丙烷(TMP)为交联剂,合成了羟基硅油改性磺酸型水性聚氨酯。采用FTIR、TG、数显黏度计、纳米粒度仪表征了聚合物的结构与性能,探讨了羟基硅油含量对乳液及胶膜性能的影响。结果表明:随着羟基硅油含量增加,乳液粒径增大,黏度降低;胶膜表面水接触角增大,吸水率先减小后增大;胶膜拉伸强度增强,断裂伸长率先增大后减小。当羟基硅油占预聚体质量的3%时,聚合物性能最佳,其乳液粒径为85.1 nm,黏度为114.5 mPa·s,胶膜水接触角为91.7?,拉伸强度为14.78 MPa,断裂伸长率为427%,24 h吸水率仅为5.61%,由TG曲线可知,胶膜质量损失5%时,对应温度为269.9℃,较之改性前提高17.3℃。     

硅烷改性自交联水性聚氨酯的合成及其涂膜性能研究

以异佛尓酮二异氰酸酯(IPDI)、聚醚二元醇(PTMG)及二羟甲基丙酸(DMPA)为主要原料,合成了聚氨酯预聚体,并引入含酮羰基的双羟基化合物(DDP)与预聚体进行交联,再加入3-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)改性,合成了稳定的高交联度脂肪族水性聚氨酯。采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和热质分析(TG)对水性聚氨酯的结构进行了表征,并对胶膜的耐介质性、热稳定性和机械性能进行了测试。结果表明:经KH550改性的WPU综合性能明显提高。当KH550含量由0增加到10%时,拉伸强度由20 MPa增加到27 MPa,断裂伸长率从330%降至198%,吸水率由43.2%降至21.3%,吸丙酮率亦由47.5%降至26.2%。FT-IR测试结果显示,KH550和DDP成功引入聚氨酯分子链上,实现了化学改性。TG分析表明,改性的水性聚氨酯耐热性明显提高。     

木质素基聚酯型聚氨酯胶黏剂的制备及表征

以玉米秸秆木质素、癸二酸、丙三醇、乙二醇和新戊二醇为原料制备了癸二酸系聚酯多元醇,并以其配合多亚甲基多苯基多异氰酸酯固化剂和有机铋催化剂制备了木质素基聚酯型聚氨酯胶黏剂,利用黏度和胶接强度测试以及FTIR和TG分析对所制备的聚酯多元醇及木质素基聚氨酯胶黏剂的性能进行了表征。结果表明,采用新戊二醇参与合成木质素基聚酯多元醇,可以得到液态产品,且新戊二醇含量越多,所得聚酯多元醇的黏度越小,以此制备的聚氨酯胶黏剂的胶接性能越好。以新戊二醇作为100%二元醇得到的木质素基聚酯多元醇配制聚氨酯胶黏剂,其胶接强度可达15.47MPa。红外分析表明,聚氨酯链段中引入了木质素分子。TG结果显示,所制得的木质素基聚酯型聚氨酯胶黏剂具有较好的热稳定性。     

可降解水性聚氨酯的合成及其性能研究

以L-赖氨酸二异氰酸酯为硬段,聚ε-己内酯二元醇(PCL)为软段采用两步法合成了无毒、可生物降解型水性聚氨酯,研究了R值、扩链剂用量以及预聚温度对乳液及涂膜性能的影响。结果表明,当R值为1.5、扩链剂1,4-丁二醇用量为4%、预聚温度为80℃时所合成的水性聚氨酯乳液性能最优。力学性能测试表明其具有良好的机械性能,拉伸强度可达46.5 MPa;80 d后水解降解质量损失达42%,说明所制备的聚氨酯具有可降解性,是一种具有广泛应用前景的生物医用材料。     

酚醛物质的量比对木质素酚醛树脂物化性质的影响

木质素是一种具有苯丙烷特殊结构的生物质,储量丰富。由于其含有类酚羟基团此可以作为酚类化合物替代物质。本研究使用木质素为原料替代苯酚合成热塑性木质素酚醛树脂。为了讨论苯酚甲醛物质的量比对树脂合成的影响,苯酚与甲醛物质的量比分设置为1∶0.8、1∶0.7、1∶0.6进行合成实验,制备了酚醛树脂。采用FTIR、TG、DSC等方法对材料性能进行表征,对不同物质的量比的热塑性酚醛树脂性能进行了研究。酚醛比为1∶0.7时制备的木质素热塑性基酚醛树脂排列有序性较高,热固化温度较高。且热稳定性较优,熔融温度和残炭率均最高。同时通过FTIR数据分析可知其制备的树脂邻位比值相对较高。故选择酚醛物质的量比为1∶0.7的树脂样品作为纺丝前驱体。     

封闭剂用于非异氰酸酯预聚体扩链制备聚氨酯弹性体材料的研究

使用甲乙酮肟和苯酚分别对聚醚型聚氨酯预聚体进行封端,然后与端氨基非异氰酸酯基聚氨酯预聚体嵌段扩链,制备聚氨酯膜。分析了甲乙酮肟和苯酚的封端温度、解封温度和封端效果;分别考察了封闭剂对膜力学性能与热性能的影响。结果表明,差示扫描热量法显示苯酚和甲乙酮肟的封端反应温度分别为100 ℃和80 ℃;从封闭效果、膜的力学性能及环保角度分析比较,甲乙酮肟作聚醚型预聚体的封闭剂优于苯酚,甲乙酮肟封闭预聚体扩链后膜的拉伸强度为25.1 MPa,断裂伸长率为424 %;热重分析表明膜的热性能基本不受封闭剂种类的影响。     

PPG/TDI-80/MOCA浇注型聚氨酯弹性体的制备及性能

以聚丙二醇(PPG)、甲苯二异氰酸酯(TDI-80),3,3'-二氯-4,4'-二氨基二苯基甲烷(MOCA)为原料,通过预聚体法制备了—NCO基含量分别为3.5%、4.0%、4.5%、5.0%和5.5%的5种预聚体,用MOCA作扩链剂合成浇注型聚氨酯弹性体(CPU)。考察了预聚体中—NCO基含量对CPU弹性体力学性能的影响,用维卡软化点测定仪、热失重分析仪对材料进行表征。结果表明,聚氨酯弹性体随预聚体—NCO基含量的增加,拉伸强度、硬度、模量和撕裂强度增大,扯断伸长率和冲击弹性下降;当扩链系数达到0.95时综合力学性能最佳;当预聚体—NCO含量为5.5时,CPU具有最高的结晶度和优异的抗热形变能力,此时维卡软化点温度达到141℃。     

双组分聚氨酯胶黏剂的研究

合成了四种相对分子质量和官能度各不相同的聚酯多元醇,并与MDI反应合成了端羟基及端异氰酸基预聚体,通过红外光谱对其结构进行了表征。用聚醚多元醇与TDI及HDI反应合成了端异氰酸基预聚体。研究了不同体系的粘接性能及热失重情况,结果表明-OH/-NCO固化体系室温剪切强度为35～40MPa、90度剥离强度为5～7kN/m,-NCO/-NH2固化体系室温剪切强度为20～30MPa、90度剥离强度为6～15kN/m。研制的聚氨酯胶黏剂具有优异的耐磨、耐空蚀性能,可用于水轮机过流部件的修补及材料的结构粘接。     

片层硅酸盐纳米复合聚氨酯橡胶的结构及性能

将聚四氢呋喃二醇和富羟基活性蒙脱土(HMMT)进行预混插层处理,然后与甲苯二异氰酸酯(TDI)进行反应,得到层状硅酸盐复合预聚体。随后预聚体与扩链剂(DMTDA)反应制备出聚氨酯橡胶/片层硅酸盐纳米复合材料。采用材料拉伸机、X射线衍射(XRD)、透射电镜 (TEM)、差示扫描量热仪 (DSC)和热失重分析仪 (TGA) 等检测设备对聚醚型聚氨酯脲的结构与性能进行分析。结果表明：当PMMT的质量百分含量在2％时,片层硅酸盐粒子在聚氨酯基体内分散较均匀,形成了以剥离型为主、插层型为辅的复合型结构,聚醚型聚氨酯脲复合材料的拉伸强度比纯PUU提高了21%,断裂伸长率提高了12%,PUU复合材料的玻璃化转变温度(Tg)提高了5.8℃,第一失重区分解温度和最高分解温度高出纯聚氨酯17.33 ℃和13.94 ℃。无机纳米片层硅酸盐粒子的存在,聚氨酯橡胶的强度、韧性和热稳定性均得到改善。     

木磺基聚氨酯泡沫塑料的制备和性能表征

研究了木磺基聚氨酯泡沫塑料的制备、热稳定性能、压缩性能及对其进行显微结构分析。通过热重失重率（TG）和失重速率（DTG）曲线得木磺基聚氨酯泡沫塑料起始分解温度和峰值分解温度分别为220℃和360℃。结果表明,木质素磺酸盐使材料热稳定性有较大改善,保温性能较好。通过压缩试验,木磺基聚氨酯,泡沫塑料的10％压缩强度σ10为544kPa。结果表明,木质素磺酸盐对提高材料的压缩性能的贡献大。通过对加载后木磺基聚氨酯泡沫塑料进行扫描电镜分析,探讨增强机理。