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聚氨酯丙烯酸酯大分子单体及其聚合物的研究

周立明  
【摘要】:本文以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、甲基丙烯酸β羟乙酯(HEMA)、聚醚多元醇为主要原料,合成了一系列具有不同功能的聚氨酯丙烯酸酯大分子单体,该类大单体既可以通过均聚或共聚制备透明热固性聚合物材料,也可以用作新型的表面活性剂一可聚合乳化剂。利用红外光谱法研究了IPDI与含—OH基化合物反应的大单体合成反应动力学,并对具有不同功能的大单体的结构、性能与应用进行了研究探讨。 1.用红外光谱法研究了大单体的合成反应动力学。结果表明,IPDI与含活泼—OH化合物的反应中,在同一温度下,脂肪—NCO基的反应速率常数是脂环—NCO基反应速率常数的2.5~3.5倍;并首次推导出IPDI与含活泼—OH化合物反应的动力学方程模型,即在IPDI与含活泼—OH化合物的反应中,IPDI中脂肪族—NCO基反应的几率为:X=1/[1+42.4e~(12000/RT)(C_0/C—1)]。该动力学模型得到了理论和实验的验证,并可对大单体合成反应的工艺条件进行设计。 2.研究探讨了大单体均聚物和共聚物在透明高分子材料方面的应用。结果表明,该材料在透光率、硬度、冲击强度、热变形温度等方面的性能均明显优于常用透明塑料—PMMA。以PEG400体系为例,材料的透光率达92%以上,冲击强度是PMMA的3.6倍,热变形温度比PMMA高100℃左右,可用于耐高温、抗冲击、尺寸精度高的特殊光学领域。 3.分析了大单体分子链中刚性链段和柔性链段对材料性能的影响。结果表明,大单体分子链中柔性链段的存在,可以提高材料的柔韧性,且随着分子量的增加,材料的冲击强度、热分解温度提高;刚性链段的存在,可以提高材料的刚性,且脂环结构异氰酸酯体系的热性能要优于芳环结构体系。 4.研究探讨了两亲性聚氨酯丙烯酸酯大单体在可聚合乳化剂方面的应用。结果表明,与传统商品化的乳化剂OP—10和十二烷基硫酸钠相比,合成的两亲性大单体乳化剂具有临界胶束浓度(CMC)低、乳化能力优异、可聚合等优点,可用作新型的表面活性剂。


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