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形状记忆聚氨酯扩链剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2017-7-25 15:55:43
本文介绍形状记忆聚氨酯扩链剂

在选定液化MDI和聚己二酸丁二醇酯(PBAG)软段原料的前提下,采用双酚A(FA)、乙二醇(ED)、1,4-丁二醇(BD)、1,6-己二醇(HD)、形状记忆聚氨酯扩链剂一缩乙二醇(DE)合成了一系列形状记忆聚氨酯(SMPU);用FT-IR、DSC对样品的结构进行了分析,并考察了它们的形状记忆性能和力学性能。

结果发现,形状记忆聚氨酯扩链剂对SMPU有一定影响,用FA、ED扩链的SMPU具有较好的微相分离,而DE扩链的具有较好的软段结晶性能;FA、HD的SMPU具有较低的形状回复温度和较快的形状回复速率,HD、DE扩链的则具有较好形状固定性能,FA、DE扩链的SMPU循环使用性能较好;同时FA、HD的SMPU具有较高的弹性模量与力学强度。

形状记忆聚合物(ShapeMomeryPolymer,SMP)的发现甚至比形状记忆合金还早,它是智能结构中最先应用的一种驱动元件。

它是指具有初始形状的制品经形变固定后,通过加热等外部刺激手段的处理又可使其恢复初始形状的聚合物。SMP可以是单—组分的聚合物,也可以是软化温度不同、相容性良好的两种聚合物的共混物或嵌段、接枝共聚物。

世界上第一例SMP是1984年开发成功的聚降冰片烯,作为功能材料,它有重要的实用价值[2]。与形状记忆合金(SMA)和形状记忆陶瓷(SMC)相比较,形状记忆高分子材料有很多优:(1)形变量大,使用方便;(2)原料充足,品种多,形状记忆回复温度范围宽;(3)质量轻,易包装和运输;(4)易制成结构复杂的异型品,能耗低;(5)价格便宜,仅为形状记忆合金的10%;(6)耐腐蚀,电绝缘性和保温效果好。

目前,得到应用的形状记忆高分子材料已有:聚降冰片烯、反式1,4-聚异戊二烯、苯乙烯-丁二烯共聚物、交联聚乙烯、聚氨酯(PU)、环氧树脂和几种凝胶体系等。

目前得到应用的形状记忆高分子材料已有聚降冰片烯、反式1,42聚异戊二烯、苯乙烯2丁二烯、聚氨酯等,此外含氟高聚物、聚己内酯、聚酰胺等也具有形状记忆功能。



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。


在许多材料之中,形状记忆聚氨酯以其优异的性能成为SMP研究的热点;与其他SMP相比,形状记忆聚氨酯(SMPU)具有下列优点:(1)具有热塑性,加工容易;(2)原料配比变化多,形状恢复温度在-30~70℃易于调整;(3)可任意着色,色彩丰富;(4)变形率大,最大可达400%;(5)质轻,相对密度约为1.1~1.2(6)成本低,为形状记忆合金的1/10以下;(7)分子链上含有极性基团,便于改性以提高其综合性能。

形状记忆PU的发展状况。PU的分子链一般由两部分组成,Estes等首先采用“软段”与“硬段”描述其结构。软段一般为聚醚、聚酯或聚烯烃等,硬段一般由异氰酸酯和扩链剂组成。

该聚合物以软段(非结晶部分)作可逆相,硬段(结晶部分)作物理交联点(固定相),软段的Tg为形状回复温度(-30~70℃),通过原料类的选择和配比调节Tg,即可得到不同响应温度的形状记忆PU。

现已制得Tg在25~55℃范围内的几种形状记忆PU。由于分子链为直链结构,具有热塑性,因此可通过注射、挤出和吹塑等方法加工。由于该SMP质轻价廉、着色容易、形变量大(最高可达400%)以及耐候重复形变效果好,因此受到广泛重视。

Hayashi等对各种不同成本的原材料进行配方设计,研究了PU形状记忆高分子材料的有关性能。综合性能优异的形状记忆PU,室温模量与高弹模量比值可达到200,甚至更大;与通常的形状记忆高分子材料相比,具有极高的湿热稳定性与减震性能;且tgδ很大,在47℃时tgδ近似于1。

中国科学院化学所李凤奎等]也对PCL/TDI或MDI/BDO形状记忆PU体系进行研究,提出了热塑性PU具有形状记忆功能的两个必要条件:软段分子量必须高于某一临界值以及硬段聚集形成微区起到物理交联点的作用。

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