聚氨酯材料結構設計自由度大,性能可調節(jié)范圍寬,能夠以泡沫、合成革、纖維、彈性體、涂料、膠粘劑等多種形式廣泛應用于航空、交通、醫(yī)療、建筑、紡織等諸多領域,其消費量很大且逐年增長,已經(jīng)成為生活中不可或缺的重要合成材料。隨著高端應用的涌現(xiàn)和社會的可持續(xù)發(fā)展,人們對高性能、智能、功能和綠色環(huán)保型聚氨酯提出了迫切需求。相應的具有強韌、力學梯度、自修復、功能化、可回收、綠色來源等聚氨酯體系的發(fā)展正在成為人們關注的方向。盡管研究者們在這些體系上已經(jīng)取得一定的進展,但探索新的構筑體系并在現(xiàn)有研究基礎上實現(xiàn)性能上的突破,仍然是當前的研究熱點,且具有一定的挑戰(zhàn)性。本課題將能夠發(fā)生室溫動態(tài)可逆裂解-交換反應、光解反應、熱分解反應、與金屬離子配位的丁二酮肟氨酯基團(DOU)引入到聚氨酯中,基于DOU的反應性,構筑了具有室溫自發(fā)自修復、空間精準可控功能化、可回收、強韌和力學梯度的新一代聚氨酯材料DOU-PU。此外,還將二氧化碳基綠色環(huán)保型聚碳酸亞丙酯二醇(PPC)取代傳統(tǒng)石油基大分子多元醇來合成聚氨酯,將其應用于濕固化聚氨酯熱熔膠(RHMPA),期望減少對石化資源的依賴和溫室氣體的排放。按照所研究聚氨酯材料核心...

【文章頁數(shù)】：143 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 聚氨酯概述
    1.2 賦予聚氨酯自修復性能的方法
        1.2.1 外援型自修復
        1.2.2 本征型自修復
        1.2.3 自修復性能的評估方法
    1.3 聚氨酯的增強增韌方法
        1.3.1 復合納米/微米填料
        1.3.2 引入能量耗散機制
    1.4 聚氨酯力學梯度的構筑方法
        1.4.1 梯度光照聚合法
        1.4.2 梯度共混擠出法
        1.4.3 溶解-擴散法
        1.4.4 熱壓復合法
        1.4.5 注射法
    1.5 聚氨酯表面功能化的方法
        1.5.1 直接化學接枝改性
        1.5.2 等離子體處理
        1.5.3 涂層改性
        1.5.4 光化學接枝改性
    1.6 聚氨酯的回收方法
        1.6.1 掩埋法和焚燒法
        1.6.2 物理回收法
        1.6.3 化學回收法
    1.7 肟氨酯基團與丁二酮肟
        1.7.1 肟氨酯基團
        1.7.2 丁二酮肟
        1.7.3 肟氨酯基團與丁二酮肟在聚氨酯中聯(lián)合應用潛力分析
    1.8 二氧化碳基聚碳酸亞丙酯二醇(PPC)及其在聚氨酯中的應用
        1.8.1 聚碳酸酯多元醇簡介
        1.8.2 PPC簡介
        1.8.3 PPC在聚氨酯中的應用及其發(fā)展趨勢
    1.9 本課題的研究意義、研究內(nèi)容和創(chuàng)新點
        1.9.1 本課題的研究意義
        1.9.2 本課題的研究內(nèi)容
        1.9.3 本課題的創(chuàng)新點
    參考文獻
第二章 基于丁二酮肟氨酯的聚氨酯(DOU-PU)的制備及性能研究
    2.1 引言
    2.2 實驗部分
        2.2.1 實驗材料與儀器
        2.2.2 DOU-PU的合成
        2.2.3 DOU-PU膜的制備
        2.2.4 含肟氨酯基團的小分子模型化合物的合成
            2.2.4.1 丙酮肟對甲苯氨酯的合成
            2.2.4.2 丙酮肟苯乙氨酯的合成
        2.2.5 DOU-PU的可控熒光功能化
        2.2.6 DOU-PU的真空熱化學回收
        2.2.7 測試與表征
            2.2.7.1 分子結構表征
            2.2.7.2 肟氨酯基團的反應性研究與測試
            2.2.7.3 自修復性能測試
            2.2.7.4 差示掃描量熱分析
            2.2.7.5 熒光光譜測試
            2.2.7.6 熱重分析
            2.2.7.7 真空升華性研究與測試
            2.2.7.8 真空熱化學回收效率評估
    2.3 結果與討論
        2.3.1 DOU-PU的結構表征
        2.3.2 DOU-PU的自修復性能和機理研究
        2.3.3 DOU-PU的空間精準可控功能化和機理研究
            2.3.3.1 肟氨酯基團的光解反應
            2.3.3.2 DOU-PU的可控熒光功能化
        2.3.4 DOU-PU的真空熱化學回收和機理研究
            2.3.4.1 肟氨酯基團的熱分解反應研究
            2.3.4.2 DMG的升華性能研究
            2.3.4.3 DOU-PU的真空熱化學回收
    2.4 本章小結
    參考文獻
第三章 基于金屬離子-丁二酮肟氨酯的聚氨酯的制備及性能研究
    3.1 引言
    3.2 實驗部分
        3.2.1 實驗材料與儀器
        3.2.2 DOU-PU的合成及其膜的制備
        3.2.3 Cu-DOU-PU膜的制備
        3.2.4 50%Zn-DOU-PU膜的制備
        3.2.5 50%Fe-DOU-PU膜的制備
        3.2.6 G-DOU-PU樣條的制備
        3.2.7 50-0%Cu-DOU-PU膜的制備
        3.2.8 50-0%Cu-DOU-PU/PE的制備
        3.2.9 測試與表征
            3.2.9.1 機械性能測試
            3.2.9.2 傅里葉變換紅外光譜測試
            3.2.9.3 X射線衍射分析
            3.2.9.4 循環(huán)遞增拉伸測試
            3.2.9.5 循環(huán)拉伸測試
            3.2.9.6 動態(tài)熱機械分析
            3.2.9.7 回彈性測試
            3.2.9.8 銅元素梯度測試
            3.2.9.9 力學梯度測試
            3.2.9.10 表面劃痕修復測試
            3.2.9.11 耐穿刺性能測試
            3.2.9.12 掃描電子顯微鏡測試
    3.3 結果與討論
        3.3.1 金屬離子對DOU-PU的增強增韌作用和機理研究
        3.3.2 金屬離子引入DOU-PU前/后的動態(tài)熱機械性能研究
        3.3.3 金屬離子引入DOU-PU后的回彈性研究
        3.3.4 DOU-PU力學梯度的構筑
        3.3.5 G-DOU-PU中銅元素梯度測試與分析
        3.3.6 G-DOU-PU中力學梯度測試與分析
        3.3.7 構筑多功能防護材料的可行性分析
        3.3.8 多功能防護膜的制備和性能研究
    3.4 本章小結
    參考文獻
第四章 二氧化碳基PPC在濕固化聚氨酯熱熔膠(RHMPA)中的應用
    4.1 引言
    4.2 實驗部分
        4.2.1 實驗材料與儀器
        4.2.2 PPC-RHMPA的制備
        4.2.3 PHA-RHMPA和 PPC/PHA-RHMPA的制備
        4.2.4 PPCn-RHMPA的制備
        4.2.5 PPCz-RHMPA和 PPCnz-RHMPA的制備
        4.2.6 測試與表征
            4.2.6.1 -NCO基團含量測試
            4.2.6.2 核磁共振波譜測試
            4.2.6.3 傅里葉變換紅外光譜測試
            4.2.6.4 熱學性能測試
            4.2.6.5 機械性能測試
            4.2.6.6 粘接性能測試
    4.3 結果與討論
        4.3.1 同種碳酸酯鏈段含量PPC基 RHMPA的制備和性能研究
            4.3.1.1 合成工藝條件研究
            4.3.1.2 分子結構表征
            4.3.1.3 熱學性能研究
            4.3.1.4 粘接性能研究
        4.3.2 不同碳酸酯鏈段含量PPC基 RHMPA的制備和性能研究
            4.3.2.1 PPCn-RHMPA、PPCz-RHMPA和 PPCnz-RHMPA的制備
            4.3.2.2 碳酸酯鏈段含量分析
            4.3.2.3 PPC中碳酸酯鏈段含量對RHMPA濕固化時間的影響
            4.3.2.4 PPC中碳酸酯鏈段含量對RHMPA熱學性能的影響
            4.3.2.5 PPC中碳酸酯鏈段含量對RHMPA機械性能的影響
            4.3.2.6 PPC中碳酸酯鏈段含量對RHMPA粘接性能的影響
    4.4 本章小結
    參考文獻
第五章 結論與展望
    5.1 結論
    5.2 展望
攻讀博士期間科研成果
致謝



本文編號：3840149