不同硬段含量聚天冬氨酸酯聚脲结构和性能研究

通过聚天冬氨酸酯、端氨基聚醚与脂肪族异氰酸酯六亚甲基二异氰酸酯三聚体/预聚物反应,合成了纯硬段聚脲和不同硬段含量的聚脲,并考察了硬段含量对聚脲的结构形态、动态力学性质和力学性质的影响。硬段含量为73%~50%的聚脲呈现微相分离的形态,随着硬段含量降低,软段和硬段相的混合程度提高,脲羰基的氢键化程度增加,NH基氢键键长增加,硬段玻璃化转变温度Tgh降低,软段玻璃化转变温度Tgs的变化幅度较小,微相分离程度降低。材料的拉伸强度、模量和硬度随着硬段增加而提高,弹性则随之降低。     

PCDL含量对混和软段的PUE相分离和阻尼性能的影响

以甲苯二异氰酸酯（TDI）、1,4-丁二醇（BDO）为硬段,聚碳酸酯二醇（PCDL）和聚醚二醇（PPG）混合物为软段,采用预聚体法制备了不同软段组成的聚氨酯弹性体（PUE）。采用DSC、FT—IR和DMA等分析手段研究了PCDL含量对PUE的微相分离程度和阻尼性能的影响。结果表明,随着软段中PCDL含量的增加,PUE中氨酯羰基的氢键化程度减小,相分离程度减小,而且PUE的储能模量随着PCDL含量的增加而减小;与单一组分软段的PUE相比较,混合软段的PUE具有相对较好的阻尼性能。     

羧酸型聚氨酯脲乳液的微相分离结构研究

利用ＤＳＣ,ＳＥＭ,ＷＡＸＤ对羧酸型聚氨酯脲乳液的微相分离结构进行了研究。结果表明,离子基团的引入,有利于软段和硬段的微相分离,随着离子基团含量的增加,微相分离程度增大。同时,适当增加硬段含量,硬段微区的有序性提高,结晶熔融温度升高。加入少量刚性物质ＭＯＣＡ,能够促进软段和硬段的微相分离。     

羧酸型聚氨酯脲乳剂的微相分离结构研究

利用ＤＳＣ，ＳＥＭ，ＷＡＸＤ对羧酸型聚氨酯脲乳液的微相分离结构进行了研究。结果表明，离子基团的引入，有利于软段和硬段的微相分离，随着离子基团含量的增加，微相分离程度增大。同时，适当增加硬段含量，硬段微区的有序性提高，结晶熔融温度升高。加入少量刚性物质ＭＯＣＡ，能够促进软段和硬段的微相分离。     

聚醚型聚氨酯性能的影响因素

采用不同种类的聚醚多元醇、二异氰酸酯和扩链剂为原料合成聚氨酯,讨论了聚醚多元醇的相对分子质量、二异氰酸酯的结构、软硬段比例、二异氰酸酯指数、扩链剂种类及用量对聚氨酯性能的影响。结果表明：采用高相对分子质量的聚醚,聚氨酯的定伸强度、拉伸强度和撕裂强度下降,断裂伸长率提高;聚氨酯的性能随硬段含量的增加而提高;异氰酸酯指数控制在1.01~1.03左右;扩链剂链长越短,聚氨酯的微相分离程度和力学性能越好;聚氨酯性能随1、4-丁二醇用量的增加而提高,达到一定用量时反而下降。     

H_(12)MDI聚氨酯弹性体微相分离研究

以4,4′-二环己基甲烷二异氰酸酯(H12MDI)/1,4-丁二醇(BDO)为聚氨酯硬段,分别以聚四氢呋喃醚二醇(PTMEG)、聚己二酸丁二醇酯(PBA)为软段合成了硬段含量(质量分数,下同)为23%～50%的聚氨酯弹性体。借助IR、DSC等分析手段研究了其微相分离结构,并针对所制备弹性体进行力学性能表征。结果表明,硬段含量对H12MDI基弹性体的软段玻璃化温度影响很小;硬段含量的增加,PTMEG型PU的微相分离程度随之先降低后增加,而PBA型PU的微相分离程度则随之降低;以PBA为软段的H12MDI基弹性体在硬段含量为40%时力学性能达到最优。     

乙烯脲改性水性聚氨酯脲的制备与性能

采用一种新型的扩链剂乙烯脲(EU),在聚氨酯硬段引入具有刚性环状二取代脲基团,通过控制脲含量、交联度以及软段相对分子质量来制备一系列的EU改性水性聚氨酯脲(PUU-EU),并利用透射电镜(TEM)、广角X射线衍射(WAXD)、动态力学机械分析(DMA)、热失重分析(TGA)等测试方法,系统地研究PUU-EU微观结构与氢键化程度、微相分离、耐热性、力学强度的关系,并与1,4-丁二醇(BDO)扩链制备的水性聚氨酯(WPU)进行对比。结果表明,在一定范围内,PUU-EU随脲含量增加,其氢键化程度愈发完善,微相分离程度随之增加,力学强度逐步提高。     

长碳链PA1212弹性体在热环境中的分子运动和氢键研究

热塑性聚酰胺弹性体因其优异的回弹性和二氧化碳选择透过性而受到广泛关注,而材料内氢键作用对弹性体相分离行为和力学性能有决定性影响。基于PA1212聚醚型弹性体,即PA1212为硬段,聚丙二醇-聚乙二醇-聚丙二醇三嵌段共聚醚为软段,通过原位红外光谱（FT-IR）、二维相关红外光谱（2D FT-IR）、原位广角X射线衍射（WAXD）分析,结合分子动力学模拟,研究了PA1212弹性体分子链运动行为和氢键解离方式。弹性体受热导致分子链运动能力增强,体系中氢键作用减弱,有序氢键（ordered hydrogen bond）向无序氢键（disordered hydrogen bond）转变,其中软段C—O—C和N—H形成的氢键优先解离,而硬段微区PA1212中C==O和N—H形成的氢键解离滞后;相比形成氢键的分子链间距d₁₀₀,氢键面间距d_010/110受热变化更敏感,最终分子链间距和氢键面间距近似相等,即发生Brill转变,WAXD结果表明,加热促进了氢键的解离。分子动力学模拟结果验证了红外分析结果,氢键键长增加,氢键作用减弱,PA1212微区的氢键密度...     

硬段含量对聚氨酯和聚氨酯脲氢键化程度的影响

以PPG600,PPG2000,甲苯二异氰酸酯(TDI)和1,4-丁二醇(1,4-BD)为原料合成了聚氨酯(PU),通过改变PPG600,PPG2000配比调节产品硬段含量;以PPG2000,TDI和异佛尔酮二胺(IPDA)为原料合成了聚氨酯脲(PUU),通过调节TDI与IPDA在体系中的比例调节产品硬段含量。利用FT-IR,DSC,旋转黏度计研究了硬段含量对聚醚型PU和PUU的微观结构及黏度的影响。结果表明,随硬段含量提高,PU和PUU的氢键化程度均提高,PU较多地形成不完善的氢键,而PUU倾向于形成完善有序的氢键结构。此外随硬段含量增大,PU和PUU的黏度增大,PU软段的玻璃化转变温度升高。     

蓖麻油作交联剂的聚氨酯弹性体的合成及性能

以不同摩尔比的四氢呋喃均聚醚（PTMG）和1,6-亚己基二异氰酸酯（HDI）合成聚氨酯（PU）预聚体,再分别用丁二醇（BD）、蓖麻油（CO）以及BD和CO混合物进行扩链交联,合成了一系列不同CO含量的PU.通过FTIR、AFM、拉伸实验和TGA,对不同硬段含量和CO含量PU的氢键化程度、相形态结构、力学性能和热性能进行了比较。结果表明,二异氰酸酯和扩链剂的种类及用量对PU的性能均有很大的影响。随着PU中二异氰酸酯用量的增加,其力学性能和热稳定性能提高。随着扩链剂中CO用量的增加,PU氨酯键的氢键化程度降低,其软、硬段的微相分离程度降低,导致其力学性能降低。但CO用量的增加会提高PU分子链的交联和支化,因而其热稳定性能得到提高。     

聚氨酯硬段含量变化对酪素/聚氨酯乳液及胶膜性能的影响

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚四氢呋喃醚二醇(PTMEG1000)、二羟甲基丙酸(DMPA)、一缩二乙二醇(DEG)等为主要原料,固定酪素与聚氨酯的比例,通过改变聚氨酯硬段含量,制备出系列酪素/聚氨酯乳液(CWPU)。讨论了聚氨酯硬段含量的变化对CWPU状态、胶膜力学性能和热机械性能的影响。结果表明,随着聚氨酯硬段含量增加,聚氨酯分子之间、聚氨酯与酪素分子之间的氢键作用力增大,CWPU的粒径增大,分布变宽,乳液的粒径主要分布在100 nm左右;拉伸性能先增大后减小,硬段含量为64.61%时的拉伸强度达到41.75 MPa,断裂伸长率为344.75%。     

聚酯型聚氨酯乳液的合成及性能

以异佛尔酮二异氰酸酯（ IPDI）、六亚甲基二异氰酸酯（HDI）和聚己二酸 1,4-丁二醇酯二醇（ PBA）为主要原料制备系列水性聚氨酯乳液（ WPU）。采用红外光谱仪、差式扫描量热仪、 X-射线衍射仪、电子拉力机等对 WPU进行结构表征;为了从聚集状态上对聚氨酯结晶性有更深层次的探究,对 WPU进行了定伸情况下的测试。结果显示：随着硬段含量的增加,硬段 -软段间的氢键相互作用减小,微相分离程度增加,结晶性能降低;随着伸长率的增加,氢键相互作用和结晶性能都表现出先减小后增大的趋势。当硬段含量为 14. 73%时,聚氨酯胶膜拉伸强度达到 40. 11 MPa,剥离强度为 93. 7 N/（25 mm）。     

硬段含量对水性聚氨酯氢键化程度的影响

以聚四氢呋喃醚二醇(PTMG-2000)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、乙二醇(EG)、二羟甲基丙酸(DMPA)和乙二胺(EDA)为原料合成了不同硬段含量的水性聚氨酯(WPU).对FT-IR图谱中氨基与羰基区进行分峰处理,研究硬段含量对氢键化程度的定量影响,利用X射线衍射(XRD)、差示扫描量热(DSC)研究了硬段含...     

PDA型PUR弹性体的制备与性能

以聚己二酸二乙二醇酯二醇(PDA)为软段,4,4′–二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)和1,4–丁二醇(BDO)为硬段,采用预聚体法制备一系列PDA型PUR弹性体。采用力学性能测试、广角X射线衍射(WAXD)、傅立叶变换红外光谱(FTIR)、差示扫描量热(DSC)、热重(TG)分析和维卡软化点温度测定等研究手段,研究硬段含量对其力学性能、微观形态和热性能的影响。结果表明,随着硬段含量的增加,PDA型PUR弹性体的硬度、拉伸强度、300%定伸应力、拉伸永久变形和撕裂强度都增大,当硬段含量为40.1%时,弹性体的综合力学性能最佳,硬度(邵A)为88,拉伸强度为33.9 MPa,300%定伸应力为12.5 MPa,拉伸永久变形为31%,撕裂强度为90.3 k N/m;WAXD分析表明,弹性体为无定型结构;FTIR分析表明,硬段含量的增加使弹性体总的氢键化程度增加,微相分离程度改善;DSC测试表明,硬段含量的增加使弹性体的微相分离程度提高;TG和维卡软化点温度测试表明,弹性体的热性能随着硬段含量的增加而提高,当硬段含量为40.1%时,弹性体的初始分解温度(失重5%的温度)和维卡软化点温度分别达到324.5℃和144.1℃,具有较好的热性能。     

硬段含量对聚酯型聚氨酯弹性体形态与性能的影响

采用本法合成了一系列不同硬段含量的聚（１，４－丁二醇己二酸）酯型聚氨酯（简称ＰＢＡ型ＰＵ）弹性体，并用ＤＳＣ，ＷＡＸＤ，ＴＥＭ，ＳＥＭ，ＳＡＸＳ测试手段对其微相分离程度和结晶形态进行了表征，测定了材料的拉伸性能，讨论了硬段含量对材料形态与性能的影响。结果表明：ＰＢＡ型ＰＵ弹性体中微相分离程度以及软，硬链段的结晶性随硬段含量的提高而变化。拉伸性能受其内部微相分离程度和链段结晶性的相互影响。     

含氟二元胺为扩链剂的聚氨酯弹性体的合成和表征

以2,2-双(4-羟基苯基)六氟丙烷(全氟双酚A)为原料合成了2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]六氟丙烷(BAPF6P),以此二元胺为扩链剂制备了一系列不同硬段含量的含氟聚氨酯弹性体(FPUE)。通过FTIR、TG、EA、WAXD、1H-NMR、DMA分析及拉伸试验,对BAPF6P和由其制备的FPUE的结构和性能进行了研究。结果表明,所得产物BAPF6P的结构与预期设计相符;由于FPUE的硬段间的强氢键作用和偶极效应,使得微区中部分链段排列有序形成微晶结构;随着硬段含量的提高,Tg逐渐升高,FPUE的耐寒性能逐渐降低,而耐热氧化性逐渐提高;FPUE的热分解温度在200℃以上,具有良好的耐热性能及优异的力学性能,BAPF6P是一个好的聚氨酯扩链剂。     

不同伸长率下嵌段聚氨酯弹性体内部结构及其耐磨性能的变化

采用聚己二酸丁二醇酯(PBA)和聚四亚甲基醚二醇(PTMG)作为聚氨酯软段,与1,5-萘二异氰酸酯(NDI)、乙二胺(EDA)、丁二醇(BDO)反应合成了PBA-PTMG嵌段聚氨酯弹性体。通过示差扫描量热法分析了不同伸长率下聚氨酯弹性体内部结构及其耐磨性能的变化。结果表明,随着伸长率的增大,聚氨酯中软段相与硬段相间的氢键和C—N化学键发生断裂,降低了软、硬段相间的结合强度;当聚氨酯的伸长率小于10%时,PBA-PTMG嵌段聚氨酯弹性体具有良好的动态耐磨性能。     

Properties of Waterborne Polyurethane Adhesives: Effect of Chain Extender and Polyol Content

A series of waterborne polyurethane (WBPU) adhesives were prepared with various ratios of polyol, poly(tetramethylene oxide glycol) (PTMG), and chain extender, ethylene diamine (EDA), at a fixed content of diisocyanate, 4,4-dicyclohexylmethane diisocyanate (H₁₂MDI) and hydrophilic agent, 2,2-dimethylol propionic acid (DMPA). WBPU adhesives were characterized by IR and ¹H-NMR spectroscopies, X-ray diffraction (XRD) and gel permeation chromatography (GPC). It was found that the extent of hydrogen bonds between hard–hard segment (i.e., hydrogen bonds between the NH and carbonyl groups) increased with increasing chain extender content (decreasing polyol content). Moreover, the disordered hydrogen bond of carbonyl group (hydrogen bond of urethane groups in the interfacial region) increased with increasing chain extender content (decreasing polyol content). The cyclic urea and allophanate group, which are attributed to the side reaction and cross-linking reaction, respectively, were found above a molar ratio 0.17 of chain extender to diisocyanate. The adhesive strength was maximum with 0.95 wt% and 63.10 wt% chain extender and soft segment (PTMG), respectively (H2 sample) at room temperature for the WBPU adhesive. However, with increasing application temperature the adhesive strength decreased for all samples.     

用磺酸型亲水扩链剂制备高固含量聚氨酯乳液

以聚(四氢呋喃-co-氧化丙烯)二醇为软段、异佛尔酮二异氰酸酯为硬段,以1,2-二羟基-3-丙磺酸钠(DHPA)作为亲水扩链剂,用自乳化法合成了一系列稳定的高固含量聚氨酯乳液,分析了DHPA用量对乳液及其胶膜性能的影响。结果表明:所得聚氨酯乳液的粒径呈多元分布,乳胶粒子呈球形;乳液为假塑性流体;随着DHPA用量的增加,乳液平均粒径逐渐减小,粒径分布变窄,固含量不断增大,当DHPA质量分数为7%时,乳液的总固物质量分数可达61%。乳液具有较好的高、低温及贮存稳定性能。随着DHPA用量的增加,聚氨酯乳液胶膜的拉伸强度逐渐增大,扯断伸长率则先增大后减小;当DHPA质量分数为5%时胶膜的综合力学性能最佳;DHPA用量对胶膜的热稳定性没有明显影响。