【摘 要】
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聚氨酯是一种广泛应用的高分子材料,其合成简单且技术成熟,材料的机械性能和加工性能优异,容易进行改性和优化。六芳基联咪唑（HABI）是一种新型的光致变色分子,可被引入到聚氨酯体系中,制备光敏性聚氨酯。这种聚氨酯具有多种光敏现象,如光致变色、光致应力松弛以及光致自愈合。利用HABI分子快速的光响应性质,调控聚合物网络的交联度,从而在宏观上实现对聚氨酯光敏性的调控,而目前基于六芳基联咪唑的聚氨酯的光敏性
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聚氨酯是一种广泛应用的高分子材料,其合成简单且技术成熟,材料的机械性能和加工性能优异,容易进行改性和优化。六芳基联咪唑（HABI）是一种新型的光致变色分子,可被引入到聚氨酯体系中,制备光敏性聚氨酯。这种聚氨酯具有多种光敏现象,如光致变色、光致应力松弛以及光致自愈合。利用HABI分子快速的光响应性质,调控聚合物网络的交联度,从而在宏观上实现对聚氨酯光敏性的调控,而目前基于六芳基联咪唑的聚氨酯的光敏性机理有待进一步研究。本文使用不同结构的二异氰酸酯,合成了一系列光敏性聚氨酯,并对聚氨酯光敏性能的差异进行深入研究。具体内容如下:（1）制备含四羟基修饰的六芳基联咪唑单体（4OH-HABI）,产率达到75%。使用405nm激光照射该分子的四氢呋喃溶液,溶液快速变为深蓝色,撤去光照后颜色很快恢复成黄色,褪色半衰期为60 s,证明该分子有良好的光响应性。（2）以4OH-HABI作为光敏交联剂,分子量为850的聚丁二醇为软段单体,分别选用五种不同二异氰酸酯单体,采用一步法聚合,合成了五种含有不同二异氰酸酯结构的交联型聚氨酯弹性体（PPU）。其中,以二苯甲烷二异氰酸酯（MDI）为硬段的聚氨酯MDI-PPU的最大断裂应力仅有0.1 MPa,而1,6-亚己基二异氰酸酯（HDI）为硬段的聚氨酯HDI-PPU的最大断裂应力高达14 MPa。而以4,4’-二环己基甲烷二异氰酸酯（HMDI）、异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）、2,4-甲苯二异氰酸酯（TDI）分别为硬段的聚氨酯HMDI-PPU、IPDI-PPU、TDI-PPU的最大断裂应力均在10 MPa左右。由于MDI-PPU中MDI与HABI分子相连形成非平面的多苯环结构,导致分子链间的堆积相对更松散,使得MDI-PPU的最大断裂应力远远小于其余四种。而HDI-PPU中HDI是一种直链分子,空间位阻小,聚合物分子链堆积紧密,因而HDI-PPU聚氨酯具有最强的最大断裂应力。（3）从光致变色性能、光致流变性能以及光致自愈合性能三个方面对五种聚氨酯的光敏性差异进行深入机理研究。光照前后MDI-PPU的内部应力衰减幅度较大,而HDI-PPU的内部应力衰减幅度较小。HDI-PPU、MDI-PPU以及IPDI-PPU在切割断裂并光照12 h后,材料的机械性能可恢复到原始样品的90%以上。使用405 nm激光照射聚氨酯薄膜的表面,聚氨酯薄膜有不同的变色时间。MDI-PPU和TDI-PPU发生变色后在30 s内很快褪色,证明在聚氨酯内部的HABI分子具有良好的光响应性。
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