形状记忆水性聚氨酯的合成及其改性研究

来源 :广东工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:arx2007
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形状记忆聚氨酯是一种新兴智能材料,是当今材料领域的研究热点之一,在航空航天、生物医药、智能纺织等领域有很大的应用前景。本文以结晶性能良好的聚己二酸1,4-丁二醇酯(PBA)为聚氨酯形状记忆单元,制备了一系列力学性能和形状记忆性能良好的形状记忆水性聚氨酯材料,探讨软段分子量、扩链剂、软硬段摩尔配比、交联度等因素对材料性能的影响。以不同的硅烷偶联剂和端羟基硅油对其进行改性,最后以蓖麻油和端羟基硅油对体系进行复合改性,制备综合性能优异的复合材料。  通过动态力学分析研究了不同分子量体系的储能模量与温度变化的关系,使用WXRD研究材料结晶度,分析形状记忆效应的影响因素。研究表明:随着分子量增加体系的结晶度增加,当软段分子量为3000的体系微相分离程度最大,具有最好的形状记忆性能。以PBA3000为软段材料,IPDI、DMPA和EDA为硬段材料,R值为1.7所制备的形状记忆水性聚氨酯(IEPU3-2)体系具有较优的形状记忆性能和力学性能,形状固定率和形状回复率分别为96%和100%,拉伸强度和断裂伸长率分别为42.19MPa和855%。  以IEPU3-2体系为基体材料,加入不同硅烷偶联剂和端羟基硅油对其进行改性,硅烷偶联剂的加入量为1%时,材料具有良好力学性能、形状记忆性能和耐水性能,形状固定率均为100%,形状回复率为96%以上,经在8次的循环拉伸过后,所有改性体系均保持在85%以上的形状固定率。其中经硅烷偶联剂 KH570改性的PUK7-1.0体系拉伸强度为49.96MPa,比未改性体系提高了18.42%;端羟基硅油改性使材料的50%失重温度从370℃提高到378℃;以硅烷偶联剂KH550与端羟基硅油复合改性体系接触角为91.1°,提高了29.77%。  蓖麻油(CO)的加入可以大幅提升材料的耐水性,随着蓖麻油用量的增加,水性聚氨酯胶膜的接触角增大,吸水率减小;当含量为8%时,材料具有较好的耐水性与力学性能,接触角为93.4°,提高了33.05%,拉伸强度为46.27MPa,经8次循环拉伸后材料的形状固定率为93%。  通过蓖麻油与端羟基硅油复合改性水性聚氨酯可以进一步提高材料的接触角、耐热性能和形状记忆稳定性。蓖麻油用量为8%、端羟基硅油为2.5%的PUJC-2体系的接触角为101.8°,比未改性体系提高45.01%,形状固定率和形状回复率均为100%;蓖麻油用量为8%、端羟基硅油为5%的PUJ-3体系5%热失重温度提高了10℃,50%热失重温度提高了10℃。
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