高度支化聚氨酯 2 酰亚胺的合成与性能.pdf

第26卷第4期高分子材料科学与工程Vol.26,No.4
2010年4月POLYMERMATERIALSSCIENCEANDENGINEERINGApr.2010

高度支化聚氨酯2酰亚胺的合成与性能

刘丹1,曾少敏1,胡虔1,徐祖顺1,2
(1.湖北大学材料科学与工程学院;2.功能材料绿色制备与应用省部共建教育部重点实验室,湖北武汉430062)

摘要:以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚碳酸酯二醇(PCDL)、3,3′,4,4′2二苯甲酮二酐(BTDA)和聚醚胺(ATA)为原料,

采用A2+B3法合成了具有高度支化结构的聚氨酯2酰亚胺(HBPUI)。通过红外光谱(FT2IR)对结构进行了表征。采用
旋转黏度计、差式扫描量热分析(DSC)、热重分析(TGA)、电子拉力机对产物的性能进行了测试。结果表明,与线性聚氨

酯2酰亚胺(LPUI)相比,HBPUI具有较低的黏度和较高的Tg;HBPUI的热分解温度达到300℃以上,与高度支化聚氨酯

相比,热稳定性得到明显提高;力学测试表明,HBPUI的拉伸强度随硬段含量和[A2]/[B3]的增大而增大,而断裂伸长率
呈下降趋势。

关键词:高度支化;聚氨酯2酰亚胺;合成;性能
中图分类号:TQ323.8文献标识码:A文章编号:100027555(2010)0420021204

聚氨酯(PU)以其耐摩擦、耐低温性、高弹性等优燥2h;3,3′,4,4′2二苯甲酮二酐(BTDA):分析纯,美国
点在涂料、皮革、胶粘剂等工程技术领域获得了广泛应AlfaAesar公司,提纯后90℃真空干燥48h;聚醚胺
用。但是PU耐热性能和力学性能不佳,这在一定程T403(ATA):平均相对分子质量为440,分析纯,美国
[1,2]
度上限制了PU材料的应用。聚酰亚胺(PI)的耐Aldrich公司;二月桂酸二丁基锡(DBTDL):化学纯,
热性、耐辐射、力学性能极好,被广泛应用于航空航天、天津市化学试剂一厂;DMF:分析纯,天津市福晨化学
电子电气、精密仪器等领域[3～5]。将酰亚胺杂环引入
试剂厂,CaH2回流48h,减压蒸馏。
到PU主链上,使分子链上既含有PU软、硬段结构又1.2高度支化聚氨酯2酰亚胺的合成
含有刚性的酰亚胺杂环结构,可显著提高PU的耐热四口烧瓶中准确称取PCDL,真空脱水2h后加入
性和力学性能[6]。
IPDI,滴加0.1%(质量分数,下同)的催化剂DBTDL,
近年来高度支化聚合物因其熔融黏度较低外围
,,在磁力搅拌和氮气保护下升温至75℃～80℃反应,
大量的末端基团和具有大量的空腔、支化点结构,受到
用二正丁胺法测定体系NCO的含量。当NCO含量
了广泛关注,各种合成超支化聚氨酯的方法也相继被
达到理论值时,加入BTDA/DMF溶液,在60℃～80
报道[7,8]。本文采用IPDI、PCDL、BTDA首先合成了
℃反应3h得到预聚体A2,用滴液漏斗迅速将A2/
以异氰酸酯根封端的低聚物A2,然后和B3单体聚醚
DMF溶液在20min内滴加到ATA/DMF溶液中。具
胺反应,在支化点间引入了较长的链段,合成了热稳定
体实验步骤如Fig.1所示。
性和力学性能良好的高度支化结构的聚氨酯2酰亚胺
将HBPUI涂布于聚四氟乙烯成膜板上,室温成
材料。
膜后置于烘箱中,在50℃烘干制成胶膜。
1实验部分1.3测试与表征
1.1试剂红外光谱由美国Perkin2Elemer公司生产的
异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI):分析纯,德国FlukaSpectrumone型傅立叶变换红外光谱仪测得,固体粉
公司;聚碳酸酯二醇(PCDL):平均相对分子质量为末样品,KBr压片;流变性能由成都仪器厂生产的
1000,分析纯,日本旭化成公司,90℃～100℃真空干NXS211A型旋转黏度计测定;DSC由美国TA仪器公

收稿日期:2009203210
基金项目:湖北省科技厅创新团队基金资助
通讯联系人:徐祖顺,主要从事乳液聚合、“活性”/可控聚合及微波聚合等研究,E2mail:[e-mail]

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22高分子材料科学与工程2010年

司生产的Q100型DSC仪测定;热失重用美国Perkin2功地合成了聚氨酯2酰亚胺。
Elemer公司生产的TGA7型热重分析仪测定,升温速

率10℃/min,流动介质为N2;胶膜的拉伸强度和断裂
伸长率由深圳三思公司生产的4104型拉力试验机测
定,样品裁成哑铃型的中心宽度为4mm的标准样条,
拉伸速率20mm/min,测试温度为室温。

Fig.3So