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四重氢键聚氨酯扩链剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2017-8-19 11:00:51
本文介绍四重氢键聚氨酯扩链剂

超分子聚合物通过非共价键连接不同组分,在适当的条件下这些非共价键可以解离和重组,这个过程是可逆的,根据这一性质可以设计不同种类的功能材料。

近年来,基于UPy(2-ureido-4[1H]-pyrimidone)的超分子材料受到了极大关注,UPy可以通过自互补四重氢键形成二聚体,从而大大提高超分子聚合物的聚合程度。UPy若被引入到了聚合物的端基中,则可以将低聚体通过端基UPy的二聚,形成超分子的长链,其机械性能会发生很大的改变。

若多个UPy被引入到聚合物的一条链上,可以得到以UPy二聚体为物理交联点的可逆的超分子交联网络,与化学交联的聚合物网络相比,其保持了聚合物的弹性,也保留了聚合物的可加工性。

期望将UPy可以通过四重氢键二聚的特点与聚氨酯低成本、原料简单易得、结构可设计等优点相结合,制备含UPy的聚氨酯材料。通过合成两种新型含有UPy官能团的二醇化合物,作为四重氢键聚氨酯扩链剂通过羟基与聚氨酯预聚体中异氰酸酯的反应,将UPy官能团引入到了聚氨酯材料的主链及侧链中,合成了不同UPy含量的聚氨酯并研究了其相关性能。 选用不同分子量的聚氨酯软段合成了四种主链含UPy聚氨酯。

TGA, DSC, DMA测试结果表明,四重氢键聚氨酯扩链剂实验中,聚氨酯主链上引入UPy官能团会导致聚氨酯耐热性减弱,随着所用软段分子量增加,UPy含量减少,聚氨酯耐热性越来越好。由于UPy基团附近的氨酯键的氢键的引导作用,进行横向集聚形成的微晶,其熔点在60°C左右。玻璃化转变温度随着软段分子量增加而下降,同时四种主链含UPy聚氨酯都在0°C-50°C左右有个典型的橡胶平台。



4,4’-双仲丁氨基二苯基甲烷(Unilink4200,MDBA)

MDBA是4,4’-双仲丁氨基二苯基甲烷的商品名,也可以叫做Unilink4200,是一种液体仲二胺,由于其中每个氨基上的氢原子被一个仲丁基取代,在有限的空间里活泼氢原子和仲丁基的 结合产生了许多独特的性能,氨基部分形成了影响硬段的脲键,而丁基则起内增塑剂作用。 它与聚合物母体相连,既不会浸出,也不会析出。同时烷基增加了二胺的溶解性,使它几 乎能与任何多元醇和多元胺混合。


拉伸性能测试表明,主链含UPy聚氨酯随着软段分子量的增大,主链中UPy含量降低,使聚氨酯强度下降,但伸长率因为柔性软段分子量增大而提高。选用1,4-丁二醇与UPy侧基的二醇按不同比例混合,合成了UPy侧链含量不同的聚氨酯。TGA,DSC,DMA测试结果表明,聚氨酯中UPy侧链含量越多时,起始分解温度越低。

而UPy侧链对主链的分解起到一定的延迟作用。含侧链UPy聚氨酯由于UPy基团附近的脲键的氢键的引导作用,也会进行横向集聚形成的微晶,其熔点在60°C-70°C左右。随着UPy含量的增加,使含侧链UPy聚氨酯的玻璃化转变温度向低温偏移。

拉伸测试结果表明随着UPy侧链含量的增加,材料的断裂伸长率增加,而断裂强度出现先减小后增大的趋势,有一个最低点。

根据不同材料的硬链段组成的CA和粘附功。DHD型的聚氨酯弹性体的CA值高于HEG型的聚氨酯弹性体,这意味着它的极性较低。CA值的这些变化主要原因是硬链段相互之间改姓的程度和他们之间相分离的差别。DHD型的聚氨酯弹性体,相分离不佳,用于表面特性疏水的材料。有CO和HEG加入的聚氨酯弹性体的CA值是10°,高于只加入HEG聚氨酯弹性体的CA值。众所周知,与表面亲水性细胞的生长相比,表面疏水抑制细胞增值和增加成骨细胞的凋亡率。

含有DHD聚合物界面张力值低于含有其他成分的聚合物的界面张力。再次,甘氨酸体系的界面张力相比其他成分略低。在聚合物基体的硬链段结构的变化也可能影响的表面特性。通过CA值和硬度的测量证明相分离和氢键提供材料的硬度和亲水性。

聚氨酯弹性体预聚物是由多元醇和脂肪族二异氰酸酯反应制备而成。该预聚物的链延长双先导链和二氧化碳或甘氨酸三交联剂在化学计量比。长链的长度在交叉连接产生较高的断裂伸长率和较低机械弹性模量之间。官能团扩链的支链减少的物理交联密度,从而导致强度下降。交联过程增加聚氨酯区域的刚性,降低软链段的结晶性,这些因素增强了材料的拉伸强度。

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