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根据高分子合成理论,通过逐步聚合反应制备得到端羟基聚氨酯预聚体(PPU),并在此基础上,通过采用“先臂后核”的合成方式,反应得到具有大量支化结构的(超支化聚氨酯)HBPU。对其合成条件与反应规律进行了深入的单因素试验讨论,并采用现代分析测试技术,对PPU和HBPU的分子结构进行了表征,并对HBPU进行复配,观察其复配产品的微观结构,确定合适的复配方案。
以二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)和聚酯P-3020(己二酸二丁酯PBA)为原料,通过逐步聚合反应合成出端羟基PPU,经过单因素实验,确定合成条件为:将MDI直接加入熔融态的P-3020中,控制投料比为1.15:1,反应时间为30min,反应温度80℃。再向PPU中加入丙三醇(TG)、乙二醇(EG)、MDI,通过这种“先臂后核”的合成方式得到HBPU。采用单因素实验的方法优化合成条件为:TG、EG采用一次加料、MDI采用逐步加料的方式,控制投料比为1:1.15,MDI分加入三次,每次反应为30min,反应温度80℃。并对合成出的HBPU进行IR、NMR和GPC等现代仪器的检测表征,说明合成按预期合成路线进行,得到了预期产物。在GPC的测试中,同等粘度的条件下,HBPU具有更大的相对分子质量,这表明HBPU相较于PU有着粘度低、流动性好的优点。TG、DSC测试中说明HBPU具有较好的热学性能。XRD测试中可以发现HBPU的结晶度相较于普通PU增大38%。
以HBPU合成优化条件为基础,制备出一系列HBPU样品。结果显示:随着支化分子加入量的增加,断裂伸长率持续下降,抗张强度、撕裂强度先升高后下降。其中HBPU-3150相较于一般PU抗张强度、撕裂强度增幅分别为:41.4%、32.5%。在不同软硬段比例的试验中,随着软硬段比例的减少,断裂伸长率有所降低,而抗张强度、撕裂强度均有不同程度的提升。HBPU薄膜的耐溶剂试验中,不同编号的HBPU在水中基本没有很大的差别,在丙酮、甲苯溶剂中HBPU按照支化单元的增加溶胀度缓慢变大,按照软硬段中硬度比例的增加溶胀度缓慢变小。通过DSC图谱分析,可以看出HBPU相对于普通PU有着更高的反应活性。
通过对HBPU一系列复配产品微观形貌的观察与分析,摸索出不同性能的HBPU的性能特点,探索出不同相对分子质量的聚乙二醇(PEG)不同添加量对湿法成膜、干法成膜的影响,以及聚苯乙烯丙烯腈(SAN)不同添加量对湿法成膜、干法成膜的影响。