资源描述：
《分子设计在热塑性弹性体制备中的应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、#92#高分子通报2005年10月分子设计在热塑性弹性体制备中的应用121*崔巍,张宝森,闫卫东(1河北工业大学化工学院高分子科学与工程研究所,天津3001302中国石油天然气股份有限公司大港石化分公司天津,大港300280)摘要:本文综述了近年来基于分子设计原理制备的热塑性弹性体的研究报道,包括提高聚氨酯热塑性弹性热稳定性和柔韧性;用立构可控茂金属催化剂制备聚丙烯热塑性弹性体;热可逆共价交联聚合物和星型结构、棕榈树结构、哑铃形结构聚合物的研究。同时对乳液互穿网络型热塑性弹性体以及热塑性弹性体共混物进行了简要介绍。关键词:热塑性弹性体;分子设计;星型共聚物引言
2、高分子的分子设计是近年来在高分子领域出现的新的研究思路和方法。它是在了解构成材料分子的化学结构与物性之间相互关系的基础上,根据要求合成出具有特定化学结构的物质,使其具有所需要[1][2]的性能。它避免了聚合物合成与应用目的之间的脱节,这一过程如图1所示:高分子分子设计主要涉及三个方面:¥设计或推断与某种性质相对应的高分子性质;¦根据高分子的性质设计出相应的高分子结构;§选择能合成加工该结构的聚合物的合成方法与加工方法来完成高分子材图1高分子分子设计过程示意图Figure1Theprocessofpolymermolecular料制备。热塑性弹性体(Thermo
3、plasticElastomer,TPE)是在室温下显示橡胶弹性,在高温下又可以塑化成型的一类材料。大多数这种聚合物基体表现为结晶或/物理交联0以防止聚合物塑性变形。通常TPE按其化学组成可以分为聚苯乙烯类(SBC)、聚烯烃类(TPO)、[3,4]聚氨酯类(TPU)、聚酯类(TPEE)、聚酰胺类(TPA)等。由于它良好的机械性能和可回收性能,已经广泛的应用于汽车、工业、电气产品等领域,近三十年来始终保持者较高的增长率。用分子设计的方法开发具有特定应用价值的热塑性弹性体越来越多地受到人们青睐。1聚氨酯热塑性弹性体[5]热塑性聚氨酯弹性体(TPU)是第一个可以热塑
4、加工的弹性体,也成为人们研究的焦点之一。传统的聚氨酯的热稳定性差,而这种低的热稳定性成为它在工业应用受限的主要原因。一种公认的提高聚氨酯热稳定性的方法就是化学结构改性,即在分子链上共聚上一种热稳定性高的聚合物,如二酰亚胺、异氰酸酯、三嗪、膦腈等。聚酰亚胺有很高的热稳定性、机械强度、介电常数,用扩链剂把它引入到聚氨酯中作[6,7]为硬链段已经得到成功的应用。但是,不可避免造成聚氨酯柔顺性和延伸性的下降,加工性能变差。为了提高聚合物链段的柔顺性,从结构上考虑C)O键柔顺性比C)C键好,脂肪链比含芳环链柔顺[8]性好,如果将它们引入到聚合物主链中,将改善链段的柔顺性
5、。Yeganeh等在扩链剂二酰亚胺结构单元中引入双酐单体,采用脂肪类二酰亚胺提高了TPU链柔顺性。采用DA扩链剂合成的热塑性聚氨酯弹性体(见图2、图3)软段、硬段、扩链剂比为2B1B3时在四氢呋喃中1h溶解,即使是在其它普通有机溶剂中也可以很好的溶解。这表明引入脂肪类的二酰亚胺(琥珀酰亚胺)作为硬段也不用牺牲TPU的加工性能。对它又进行了一系列的应力应变测试,最大拉伸应力为719MPa,断裂伸长率189%,模量12MPa。良好机械性能源于它内部的苯环、二酰亚胺环和氢键作用。第5期高分子通报#93#扩链剂DA的合成:图22,2c-苯均四甲酰二亚胺二丁二酸酐的合成
6、Figure2Synthesisof2,2c_pyromellitdiimidoisuccinicanhydride图3聚氨酯热塑性弹性体的结构Figure3Structureofpoly(urethane_imide_imide)s差示扫描量热仪(DSC)测定玻璃化温度Tg在170e左右,比传统的TPU要高很多。因此,与传统的聚氨酯相比,既增加了TPU的热稳定性又提高了它的机械性能和加工性能。在生物医药系统中如外科伤口缝合、药品胶囊、组织支架材料中,大多数可降解的聚合物具有相似的机械性能,高的杨氏模量和低的断裂伸长率导致它与临床要求不符。因此,必须提高材料的
7、柔韧性,减少与组织之间的应力,从分子结构角度考虑,增加软嵌段在聚合物中的比例,同时还要产生一定的相分离结构保持TPE的特性。[9]为提高软段中脂肪链段的长度,Cohn等采用五个亚甲基聚己内酯代替了以往常用的含两个亚甲基的聚环氧乙烷,引发乳酸的开环聚合,设计并合成了一系列可生物降解的聚己内酯P聚乳酸(PCLPPLA)多嵌段的聚(酯-氨酯)热塑性弹性体,见图4。其中脂肪族的PCL充当软段,部分结晶的PLA形成非共价交联充当硬段,扩链剂为六亚甲基二异氰酸酯(HDI)。图4多嵌段共聚物的结构Figure4Structureofmultiblockcopolymers在
8、这种多嵌段聚合物中,由于结构规整的PL
