【博士】聚氨酯自組織材料的研究

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　　【博士】聚氨酯自組織材料的研究　　授予學(xué)位：博士　　學(xué)位授予單位：武漢理工大學(xué)　　學(xué)位年度：2007　　目前，自組織共混型高分子梯度材料的研究引起越來越多人的關(guān)注。由于形成自組織高分子梯度材料的多組分共混物中某組分被接枝具有特定功能的官能團，因而該組分能自發(fā)地向材料表面遷移富集，自組織形成梯度結(jié)構(gòu)，從而可得到各種具有特殊功能的材料表面。另外，共混聚合物在靜態(tài)退火過程中，由于外界因素的影晦，也會形成梯度分布的相形態(tài)。由于含硅的聚氨酯的表面能比含酯的聚氨酯低，通過控制成膜條件，含硅的聚氨酯在成膜時會發(fā)生自組織行為(如自分層)，使該類膜的一側(cè)表面具有有機硅本身的耐老化、長壽命、抗污自潔、耐溶劑及防水等優(yōu)點，而另一側(cè)表面具有聚氨酯的一系列優(yōu)良特性，且在厚度方向上任一組分濃度從一側(cè)到另一側(cè)變化，從而獲得性價比高的含硅的聚氨酯自組織材料?！　? 本工作的主要創(chuàng)新包括以下兩點。(1)首次研究了Q，∞．二．(4．羥基丁基)聚二甲基硅氧烷與聚已二酸乙二醇酯二醇同時與2，4．甲苯二異氰酸酯反應(yīng)生成聚氨酯自組織材料。(2)初步研究了熱處理對含硅聚氨酯自組織結(jié)構(gòu)表界面性能的影響。本論文主要研究內(nèi)容和結(jié)論概括為如下幾方面。首先，以二甲基二氯硅烷、四氫呋喃和鎂粉為原料，碘和碘乙烷為催化劑合成了二一(4．羥基丁基)四甲基二硅氧烷(BHBTMDS)，討論了合成工藝對產(chǎn)率的影響，結(jié)果表明，一步法的產(chǎn)率高于兩步法；水解過程中需加入18mL水和0．4mL鹽酸。二甲基二甲氧基硅烷和BHBTMDS在計量酸和水下進一步反應(yīng)生成分子量可控的Q，(I)一二一(4一羥基丁基)聚二甲基硅氧烷(HB．PDMS)，討論了合成條件的影響，結(jié)果表明，在80℃下進行反應(yīng)；甲醇／水的混合物是為了除去低分子量產(chǎn)物。HB．PDMS的分子量通過羥基滴定法來標定，結(jié)果表明，HB．PDMS滴定的分子量總是高于設(shè)定的分子量。BHBTMDS和HB．PDMS的結(jié)構(gòu)用傅立葉紅外光譜和核磁共振來表征?！　? 以已二酸和乙二醇為原料合成了端羥基聚已二酸乙二醇酯，并探討了端羥丁基聚硅氧烷和端羥基聚已二酸乙二醇酯的表面張力與分子量、溫度的關(guān)系。從結(jié)果上來看，端羥丁基聚硅氧烷和端羥基聚已二酸乙二醇酯的表面張力隨著分子量的增大而增大；端羥丁基聚硅氧烷和端羥基聚已二酸乙二醇酯的表面張力隨著溫度的升高而減少，且呈線性關(guān)系?！　? 以HB．PDMS、2,4．甲苯二異氰酸酯和1，4一丁二醇為原料合成了含硅氧烷聚氨酯。以端羥基聚已二酸乙二醇酯、2，4．甲苯二異氰酸酯和l，4．丁二醇為原料合成了含酯聚氨酯，研究了含硅氧烷聚氨酯與含酯聚氨酯性能的不同。結(jié)果表明，含硅氧烷聚氨酯和含酯聚氨酯都呈現(xiàn)兩個玻璃化溫度，表明軟段與硬段相分離，這可能是由于軟段和硬段的溶解參數(shù)相差太大的緣故造成的。含硅聚氨酯和含酯聚氨酯都有兩個熱分解峰。從接觸角和表面自由能的結(jié)果上來看，都可以說明PDMS向空氣界面遷移。　　將HB．PDMS和端羥基聚已二酸乙二醇酯同時與2,4一甲苯二異氰酸酯通過溶液聚合法反應(yīng)生成含硅的聚氨酯，研究了退火工藝對自組織結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果表明，在退火條件下膜可以形成自組織結(jié)構(gòu)。當(dāng)HB．PDMS和端羥基聚已二酸乙二醇酯按質(zhì)量比1：3同時與2，4．甲苯二異氰酸酯反應(yīng)，在室溫下以聚四氟乙烯板為成膜基材成膜后，在120。C下隨熱處理時間增加，．膜與基材界面的表面能先迅速降低，然后緩慢降低。經(jīng)過熱處理后，沒有改變膜相分離的狀況；XPS分析迸一步說明了硅向表面遷移?！　? 上述基礎(chǔ)研究確定了含硅聚氨酯溶液形成自組織膜的成膜條件，具有學(xué)術(shù)價值。通過溶液法制備自組織含硅聚合物材料是適應(yīng)世界環(huán)保要求和可持續(xù)發(fā)展主題的需要。

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