高度支化聚氨酯的合成与改性研究

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1、摘要高度支化聚合物以其独特的结构和性能，近年逐渐成为化学领域的热点之一。传统的高度支化聚合物由AB。(x丑)单体通过自缩聚作用形成。这类聚合物缺乏分子间链缠绕，呈刚性，很难直接作为材料使用。通常利用高度支化聚合物的外部官能团对其改性而赋予其力学性能，通常称为接枝法。最近，另一种新的合成方法，A2+B3法，逐渐引起人们的重视，因为该方法提供了一种利用商业原料制备高性能高度支化聚合物的简单途径。本文分别用上述两种方法制备了具有优良性能的水性和溶剂型高度支化聚氨酯。随着人们对环境保护的日益重视，以及有机溶剂价格的提高，水性聚氨酯取代溶

2、剂型聚氨酯成为一种重要的发展方向。本文以甲苯．2，4．二异氰酸酯(TDI)、聚碳酸酯二醇(PCDL)、二羟甲基丙酸(DMPA)和聚醚胺(A1阪)为原料，采用A2+B3法合成了具有高度支化结构的水性聚氨酯(HBWPU)乳液。采用红外光谱(FT-承)对产物结构表征。用光子相关光谱(PCS)研究了乳液的稳定性能，NCO／OH--1．3，DMPA=6wt％时可以得到稳定的HBWPU乳液。采用旋转粘度计、差式扫描量热仪(DSC)、热失重分析仪TG、电子拉力机对产物的流变行为和各种性能进行测试。相对于线性水性聚氨酯(LAPU)，HBWPU产

3、物具有较低的粘度、良好的热稳定性、较高的强和拉伸强度。为了进一步提高HBWPU的各种性能，用溶胶Si02对其进行改性制得二氧化硅／聚氨酯复合材料。用FT-IR，旋转粘度计，TG等对所得产品的结构，热性能和机械性能进行了研究。结果表明，高度支化水性聚氨酯的粘度随着Si02的含量增大而逐渐增大。水性聚氨酯的耐热性能和力学性能随着Si02的含量增大而逐渐升高，热分解温度高达200℃，拉伸强度最大可以达到11MPa。本文也用接枝法制备了溶剂型的高度支化聚氨酯。首先按照文献制备了端基为羟基的高度支化聚氨酯．脲(HPU)和异氰酸根封端的线性

4、低聚物(A2)。以二者为原料制备了异氰酸根封端的高度支化聚氨酯，并用适量的硅烷偶联N(KH550)与异氰酸根反应进行改性。最后未反应的异氰酸根在大气环境下湿固化成膜得到了杂化聚氨酯。由红外光谱(FTIR)表征产物的化学结构，讨论了产物中可能存在的氢键形式。研究了硅烷偶联剂(KH550)含量对聚合物热性能和力学性能的影响。关键词：高度支化；硅烷偶联剂；水性聚氨酯；溶胶Si02ABSTRACTHighlybranchedpolymerwasahotspotinrecentyearsbecauseoftheiruniquestruct

5、ureandproperties．Traditionalhighlybranchedpolymerswereusuallypreparedbyself-condensationpolymerization．ButthesepolymerswererigiditybecausetheirchainbetweenbranchingpointsWasnotlongenoughforentanglement，andtheycouldnotbeusedasmaterialsdirectly．Sohighlybranchedpolymers

6、wereusuallyendowedwithmechanicalpropertiesbymodifyingtheendgroups，whichusuallycalledgraftingmethods．Inrecentyears，therehasbeenanincreasinginterestinanothermethods，namedasA2+B3systems，becausetheoligomericA2andB3methodologyofferedafacileapproachforobtainingproductswith

7、improvedpropertiesandperformanceusingcommerciallyavailablemonomers．Inthisstudy,weusethesetwomethodstopreparehighperformancehighlybranchedpolyurethane，includingwaterborneandoil-based．Thedevelopmentofwaterbomepolyurethanehasbeenmotivatednotonlyenvironmentalconsideratio

8、nsasnonpollutingsystemsbuteconomicalrequestsaswell．Highlybranchedaqueouspolyurethane(HBWPU)WassynthesizedviaA2+B3approachusing2,4一t