端羟基环氧环己烷-四氢呋喃共聚醚合成及表征

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聚醚多元醇是聚氨酯材料的一种主要原料,其制成的聚氨酯材料已经广泛应用于国民经济各个领域。聚醚多元醇的结构很大程度上影响聚氨酯材料的性能。环氧环己烷(CHO)是一种新的合成聚醚多醇的单体,结构中含有刚性六元环,相比直链烷烃,能赋予聚氨酯更好的力学性能,越来越被人们所重视,但其合成工艺还不完善,合成的聚醚结构和分子量还不能准确调控设计,限制了环氧环己烷合成聚醚多元醇的应用推广。本文主要研究了用阳离子开环聚合制备四氢呋喃(THF)与环氧环己烷共聚醚的合成方法。对环氧环己烷-四氢呋喃共聚醚的合成方法进行了改进,以三氟化硼乙醚和水的混合物为催化剂,不再使用乙二醇(EG)为起始剂,采用环氧环己烷和四氢呋喃先混合,再和催化剂同步滴加的加料方式,能更好的控制共聚醚的链结构,并提高了反应产率。通过IR和~1HNMR方法的鉴定,在催化剂三氟化硼乙醚和水的混合物作用下,环氧环己烷与四氢呋喃共聚得到了端羟基环氧环己烷-四氢呋喃共聚醚,产品均为无色透明粘稠液体,产率达92%。考察了催化剂配比、催化剂用量、单体比例、乙二醇的用量对共聚反应的影响,找到了不同分子量共聚醚的合成方法,分子量可控制范围在1500-4000g/mol,并调整了工艺条件合成了特定分子量共聚醚,分子量的设计值与实际产物的相对误差最大为5.1%。用不同分子量的环氧环己烷-四氢呋喃共聚醚(CHO-THF)和常规聚醚(PTMG、PPG)制备了聚氨酯样品,并测试了聚氨酯样品的力学性能。通过对比分析,不同分子量的CHO-THF共聚醚制备的聚氨酯材料的力学性能差异较大。随着共聚醚的分子量的加大,拉伸强度减小,断裂伸长率增大。CHO-THF的分子量从1423.9g/mol增加至3397.5g/mol,拉伸强度由40.6MPa降低为33.5MPa,断裂伸长率由306%增加至468%;此外相比PTMG、PPG,CHO-THF能有效改善PU样品的拉伸强度,而断裂伸长率却相差不大,由CHO-THF制备的PU材料力学性能优于常规聚醚,具有广阔的应用前景。
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