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本文合成了不同聚硅氧烷改性聚醚型聚氨酯,并对其结构与性能进行了研究:合成了两种含有反应性末端基的聚(三氟丙基、甲基)硅氧烷,然后将其与聚四氢呋喃(PTMG)一起作为混合软段,合成了含氟聚硅氧烷改性聚氨酯脲(PUU),系统地研究了改性聚氨酯脲的结构形态、氧化稳定性和力学性能;合成了含胺基聚二甲基硅氧烷(PDMS),然后将其用于对PTMG型聚氨酯脲的改性,研究了PDMS链段引入形式对材料表面组成的影响以及在加速氧化条件下的稳定性;研究了PDMS改性PTMG型聚氨酯的组成和结构对材料形态和性能的影响。此外,我们还通过溶液法制备了氯乙烯-醋酸乙烯酯共聚物与热塑性聚醚型聚氨酯的共混膜,研究了共混膜的形态、氧化稳定性和力学性能。
1.α,ω-二(羟丙基)-聚(三氟丙基、甲基)硅氧烷改性聚氨酯脲的合成和性能研究
合成了不同分子量的α,ω-二(羟丙基)-聚(三氟丙基、甲基)硅氧烷(FPS)并进行了表征,然后将其与PTMG一起作为混合软段,合成了含氟硅氧烷改性聚氨酯脲(FSPUU)。通过接触角测试和全反射红外光谱(ATR-FTIR)研究了材料的表面性能和表面组成。结果表明:材料的憎水性随着FPS分子量的增加而有所提高,但几种FSPUU表面的硅氧烷链段富集程度均低于PDMS改性PUU(MSPUU)。将不同FSPUU膜浸没于0.1M CoCl2-20%H2O2溶液中进行了为期21天的加速氧化处理,并估算了PTMG软段的降解程度。实验结果表明:不同FSPUU膜的软段损失率均低于MSPUU,并且其氧化稳定性随着FPS分子量的提高而有所增强,与FSPUU膜在水和H2O2溶液中较低的溶胀率有关。此外,不同FSPUU膜的力学性能均高于MSPUU。
2.α,ω-二(胺丙基)-聚(三氟丙基、甲基)硅氧烷改性聚氨酯脲的合成和性能研究
通过阴离子平衡聚合反应,直接合成了α,ω-二(胺丙基)-聚(三氟丙基、甲基)硅氧烷(FPSA)并进行了表征,然后将其与PTMG一起作为混合软段,合成了不同FPSA含量改性的聚氨酯脲(FSAPUU),同时合成了α,ω-二(胺丙基)-聚二甲基硅氧烷改性PUU(MSAPUU)作为对比样品。研究了不同FSAPUU膜的表面性能、形态结构和氧化稳定性,结果表明:随着FPSA含量的提高,材料表面憎水性有所增强,与F元素富集于表面有关;与FSPUU2900相比,FSAPUU24的微相混合程度有所提高,说明链段结构对体系的微观形态具有一定影响;FSAPUU膜的氧化稳定性随着FPSA含量的提高而明显增强。此外,随着FPSA含量的增加,FSAPUU膜的力学性能有所下降,但其拉伸强度和断裂伸长率高于MSAPUU膜。
3.含胺基聚二甲基硅氧烷改性聚氨酯脲的合成和性能研究
合成了两种含胺基的聚二甲基硅氧烷并进行了表征,然后分别将其引入PTMG型PUU大分子链,得到了含PDMS末端基和侧链的聚氨酯脲。研究了PDMS链段的引入形式和含量对PUU膜表面性能和表面组成的影响,结果表明:末端基改性PUU表面PDMS含量高于侧链改性PUU,说明PDMS末端基更容易在表面形成富集;随着PDMS含量增加,改性PUU膜表面的PDMS链段含量有所提高。研究了两种改性PUU膜在静态和150%拉伸状态下的氧化稳定性,结果表明:末端基改性PUU膜在静态氧化条件下的氧化稳定性明显好于侧链改性PUU膜,但在拉伸状态下,末端基改性PUU膜也显示出较明显的降解。此外,末端基改性PUU膜显示出较高的力学性能,其拉伸强度和断裂伸长率明显高于侧链改性和嵌段共聚改性PUU膜。
4.氯乙烯-醋酸乙烯酯共聚物与聚醚型聚氨酯的相容性及其共混膜的性能研究
采用溶液法制备了氯乙烯.醋酸乙烯酯共聚物(PVCAc)与热塑性PTMG型聚氨酯(TPU)的共混膜(PUV)。通过FT-IR和DSC研究了其微观形态和结构,实验结果表明:PVCAc与TPU的相容性较好,对硬段有序结构的影响较小。将不同PUV膜浸没于20%H2O2-0.1MCoCl2溶液中进行了为期28天的加速氧化实验,发现PUV膜的氧化稳定性明显高于TPU以及聚氯乙烯(PVC)/TPU的共混膜(PUC)。随着PVCAc含量的增加,PUV膜的拉伸强度有所降低,但明显高于PUC膜。
5.聚二甲基硅氧烷改性聚醚型聚氨酯弹性体的形态结构和氧化稳定性
通过两步法合成了含有PDMS共聚软段或硬段含二甲基硅氧烷链节的改性PTMG型PU。研究了改性PU的结构和组成对体系微观形态和性能的影响。结果表明:将PDMS引入PU软段后,提高了氨酯硬段的有序氢键化程度,促进了微相分离;而将二甲基硅氧烷链节引入PU硬段后,对硬段微区有序结构产生了较明显的破坏作用。材料的氧化稳定性随着PDMS含量的提高而增强,但不能完全避免降解反应的发生。力学性能测试结果表明,当体系中PDMS含量的较低时,PDMS改性PU的拉伸强度和断裂伸长率降低不明显;当PDMS含量接近30wt%时,改性PU的拉伸强度和断裂伸长率均有明显降低,但受体系形态的影响。