芳香脂肪族共聚脲的合成及成纤性能的研究

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1、东华大学硕士学位论文芳香/脂肪族共聚脲的合成及成纤性能的研究姓名：周金荣申请学位级别：硕士专业：材料物理与化学指导教师：陈大俊20050101东华大掌硕士学位论文：芳香／脂肪族共聚脲的合成及成纤性能的研究摘要下盯丫聚脲(Polyurea，PUA)是分子主链中含有一『rN一链节的高分子化合物。近年来，国内外对聚脲的研究和应用进展迅速，取得了丰硕的成果，同时也给聚脲产业带来了丰厚的利润。聚脲新材料，越来越引起人们的重视。但聚脲作为纤维材料方面的研究尚没有报道。然而，从化学结构看，线性的聚脲分子链结构与尼龙相似，由于存在脲基结构，聚脲分子问的

2、作用力更大，特别是引入苯环结构的芳香族聚脲，分子链刚性大，有望开发出高强高模的高性能纤维。本文以4，4’一二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)和间苯二胺为预聚单体，己二胺为扩链剂，N，N一二甲基乙酰胺(DMAc)为溶剂，采用二步法，合成了一系列芳香／脂肪族共聚脲。采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、电子强力仪、热失重(TGA)、核磁共振(1H-NMR)等对其结构特征及材料的力学性能和热性能进行了表征。FTIR和1H．NMR分析表明了所合成的共聚脲样品符合预期的化学结构。TGA分析表明共聚脲的热分解温度在250℃以上，柔性链的引入会降低共聚脲样品

3、的热稳定性。共聚脲样品的表观热分解活化能大约在59．0．66．2kJ／mol，反应级数O．24"-"O．79。特性粘度的测定分析表明采用间苯二胺与己二胺等摩尔比时合成所得的共聚脲具有较高的分子量。共聚脲薄膜样品力学性能的测定发现，样品的弹性模量在300．1389Mpa，断裂强度达到29-74Mpa。采用湿法纺丝实验，对共聚脲样品的纺丝特性进行了初步探讨。研究共聚脲纺丝浆液的流变性质，测试了以N，N一二甲基乙酰胺(DMAc)为溶剂的共聚脲溶液在不同凝固剂中的凝固值。通过扫描电镜观察，研究不同凝固浴条件下共聚脲纤维和东华大掌硕士掌位论文芳香

4、／脂肪族共聚脲的合成及成纤性能的研究热处理前后的纤维截面形态，并对纤维的力学性能和热性能进行了表征。流变分析结果证明共聚脲流体属于切力变稀流体，对凝固值的测定发现随凝固剂中DMAc含量的增加，凝固值呈明显上升。比较纤维在热处理前后的力学性能，可以发现经过160℃条件下热处理的纤维强度略有提高，但断裂伸长则有所下降。观察纤维热处理前后截面形态的SEM照片，可以看到热处理后的纤维截面的微孔结构并没有明显的闭合，DSC曲线分析发现，纤维样品的玻璃化转变温度有所升高，而且结晶峰消失。关键词：聚脲，纤维，芳香族，脂肪族，成纤性东华大掌硕士掌位·沦

5、文芳香／脂肪族共聚朦的合成及成纤性能的研究Studyonthesynthesisofaromatic／aliphaticCO—polyureasandthefiberformingabilityAbstractPolyureaisamacromoleculewith(一『rN一)linkageonitsmainchain．Recentyearsstudiesandapplicationsofpolyureamaterialshavebeendevelopedrapidlyandithasbeenpaidmuchattentionbyal

6、otofresearchers．However，thereisnoanyreportonpolyureafibers．Frompointofviewofchemistrystructure，linearpolyureamoleculechainstructureissimilartoNylon．TheintermolecularinteractionofpolyureaismuchstrongerthanthatofNylonfortheexistenceurealinkage．Therefore，itmayexpectthatpoly

7、ureacouldbeausefulmaterialforhighperformancefiber．Inthispaperaseriesofaromatic／aliphatCO—polyureashavebeensynthesizedusing4,4’——diphenyldiisoeyanatem—diphenylamineandhexamethlenediamine．ThestructureandpropertiesoftheCO-polyureashavebeencharacterizedbyusingFTIR，TGA，lH．NMR

8、．TheresultsofFTIRandlH．NMRanalysisindicatethesynthesizedCO—polyureashavetheexpectedchemistrystructure．T