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形状记忆聚氨酯具有记忆温度可选择范围宽、质量轻、耐候性好、原料来源广泛、加工容易、形变量大和形变重复性好等优点,是发展较快的一类形状记忆聚合物材料,目前在纺织服装、医用材料、建筑和涂料等领域都得到了广泛的应用。将亲水性基团引入聚氨酯的分子主链上,使形状记忆聚氨酯分子具有良好的亲水性,就能够以水代替传统的有机溶剂作为分散介质,实现聚氨酯智能性和环保性的统一。
本文选用易于结晶、熔融焓大、热滞后效应低、温度可选择范围宽的聚乙二醇(PEG)为软段相材料,与脂肪族的异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、亲水性扩链剂DMPA、小分子扩链剂1,4-丁二醇(BDO)等原料制备出了具有良好水分散稳定性的聚氨酯水分散体,以其与固化剂固化所成的聚氨酯胶膜兼具较好形状记忆性能和较高力学性能。通过逐步优化的实验方案,确定了合成过程中最佳的实验条件。最后,分别讨论了影响聚氨酯水分散体稳定性、聚氨酯胶膜形状记忆性能和力学性能的各个因素。
采用两步法合成的水性聚氨酯分散体稳定性受到软段分子量、硬段含量、DMPA含量等因素的影响;聚氨酯胶膜的形状记忆性能和力学性能主要受到软段分子量和硬段含量的影响,受DMAP含量的影响不大。通过实验发现,只有当软段分子量在2000以上时,合成出的聚氨酯才具有良好的形状记忆性能;硬段含量的增加会提高聚氨酯胶膜的强度,但过高的硬段含量会造成强度的下降。所以在保证强度尽量高的情况下,硬段含量不宜过高。采用优化后的工艺条件所合成出的一系列形状记忆聚氨酯在软段原料为PEG-4000、硬段含量为30%、DMPA含量为6%时,既具有较好的形状记忆性能,又兼顾了较高的力学性能,为最佳的配比方案。