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1,2-环氧环己烷(CHO)是一种含有性能稳固的六元脂环刚性结构同时含有活性三元环氧基的环状环氧化合物,以其为原料合成的聚氨酯材料性能优良,克服了普通聚氨酯材料光学透明性差、不耐热、耐化学性能不足等缺点,可广泛应用于建筑涂料、光学材料、功能性材料等领域。本文以丙三醇为扩链剂,三氟化硼乙醚(BF3·OEt2)为催化剂、二氯甲烷(CH2Cl2)为溶剂,以CHO、四氢呋喃(THF)等为原料,合成出分子量可控的端羟基环氧环己烷均聚醚和端羟基环氧环己烷-四氢呋喃共聚醚;以环氧环己烷-四氢呋喃共聚醚、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、丙烯酸-β-羟乙酯(HEMA)等为原料,合成了环氧环己烷基透明聚氨酯材料,并用核磁共振氢谱(1H NMR)、红外光谱(FT-IR)、差热-热重分析仪(DSC-TGA)、拉伸实验机、光度测定仪等对聚醚和聚氨酯材料进行了表征及性能测试。 主要内容如下: 通过单因素实验和正交试验得出了环氧环己烷均聚醚合成的较佳实验条件:催化剂BF3·OEt2与CHO的摩尔比为0.075:1,扩链剂丙三醇与CHO的摩尔比是0.01:1,反应时间是5.5 h,产物为粘稠状无色透明液体,产物收率为96.08%,相对分子质量是3532;CHO-THF共聚醚合成的较优工艺条件为:THF与CHO的摩尔比是1:2,催化剂BF3·OEt2与CHO的摩尔比为0.045:1,扩链剂丙三醇与CHO的摩尔比是0.01:1,反应时间是5.5 h,产物呈淡黄色粘稠状透明液体,产物收率是98.0%,相对分子质量是4295。 以CHO-THF共聚醚作为大分子引发剂与IPDI、HEMA等反应,采用二步法制备出环氧环己烷基大分子单体(PUA),较佳的实验条件为:催化剂二月桂酸二丁基锡(DBTL)的添加量是聚醚质量的0.2%;预聚阶段的反应温度是90℃,反应时间是50 min;扩链阶段的反应温度是75℃,反应时间是40 min。 PUA在偶联剂偶氮二异丁腈(AIBN)的作用下交联聚合,得到了环氧环己烷基透明聚氨酯材料(TPU),并且对该材料的各项性能进行了测试,测试结果显示,固化参数R值、异氰酸酯的结构、聚醚的分子量等对材料的力学性能和光学透明性均有影响,其中,固化参数R值对材料的力学性能影响最大,异氰酸酯结构对材料的光学透明性影响最大。在较佳条件下得到聚氨酯材料的透光率为93%、拉伸强度为4.56 MPa、硬度为70、耐冲击强度为2.93 kJ/m2。