智能高分子初探——温度响应型聚氨酯材料的研究

来源 :同济大学材料科学与工程学院 同济大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:Vince6666
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本论文分为两大部分:形状记忆聚氨酯弹性体以及聚氨酯水蒸气渗透膜。 第一部分:以环氧树脂E20为软段,以异氰酸酯4,4-二苯基甲烷二异氰 酸酯(MDI))和扩链剂1,4-丁二醇(BDO)为硬段,通过分子设计的方法,选 择适当的聚合工艺条件,在实验室合成和制备了温度响应型形状记忆材料—聚氨 酯弹性体。 本文采用溶液聚合两步法制备了形状记忆聚氨酯弹性体,通过对温度,溶剂, 催化剂,反应时间等影响聚合反应的各因素的讨论,确定了该聚合反应的最佳的 工艺参数。实验证明,要得到性能优良的聚氨酯弹性体,宜采取溶液聚合两步法, 反应温度要控制在80℃,以甲苯为反应介质,不用催化剂,预聚时间控制在90min 以内,扩链时间控制在10min以内。 本文采用常压下溶液浇注成型的方式,制备了聚氨酯弹性体试样;通过凝胶 色谱分析(GPC)、傅立叶红外光谱分析、热分析DSC和DTA等对聚合产物进行结 构和性能的表征;采用膨胀计法测试了聚氨酯的玻璃化转变温度Tg;通过弯曲 角度回复实验和拉伸回复实验表征了聚氨酯弹性体的形状记忆效应。 实验结果表明,所得到的聚氨酯材料室温下的形状记忆固定率大于95%;在 80℃下形状回复率大于98%;在80℃以上形状回复时间均在5秒以内,优于文献 报道值[21];在相同温度下,硬段含量越高,形状回复时间越短。 最后本文讨论了聚氨酯软硬段比例,材料热历史等对形状记忆效应,微相分 离情况以及光学透明性能的影响。 第二部分:以PEG(分子量2000~6000)聚醚二元醇为软段,以2,4-甲 苯二异氰酸酯(TDI),扩链剂1,4-丁二醇(BDO),交联剂甘油(丙三醇)为硬 段,通过分子设计的方法,选择适当的聚合工艺条件,在实验室合成和制备了具 有水蒸气渗透功能的聚氨酯薄膜。 实验中采用溶液聚合两步法制备了具有水蒸气渗透功能的聚氨酯薄膜,通过 对温度,溶剂,催化剂,反应时间等影响聚合反应的各因素的讨论,确定该聚合 反应的最佳的工艺参数。实验证明,要得到综合性能良好的水汽渗透性聚氨酯膜, 宜采取溶液聚合两步法,反应温度控制在80℃,以甲苯为反应介质,控制催化 剂添加时间及用量,预聚时间控制在120min左右,扩链时间控制在60min左右, 交联时间控制在3min以内和交联剂用量控制在6%以内。 本文讨论了不同温度,压力,软段含量对聚氨酯膜水蒸气渗透性能的影响, 结果表明所得聚氨酯膜的水蒸气渗透性能会随着环境压力,温度的上升,亲水链 段的增加而上升。 关键字: 智能材料 形状记忆 聚氨酯 溶液聚合 水蒸气渗透性
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