基于熱可逆Diels-Alder反應的聚氨酯熱熔膠的研究

【作者】伍梅銀；

【摘要】聚氨酯熱熔膠是目前世界上應用最為廣泛的粘合劑之一,本論文提出了一種全新的合成路線,利用N,N’-羰基二咪唑(CDI)的高反應活性,合成了兩種不同軟段的呋喃環封端的非異氰酸酯聚氨酯預聚體,再利用糠胺(FA)與雙馬來酰亞胺(BMI)之間的DA反應進行擴鏈,最終制備得到了含有DA鍵的聚氨酯熱熔膠,其既具備熱塑性聚氨酯熱熔膠的重復使用性能,又具備反應型熱熔膠的化學固化能力。1、以聚己二酸-1,4-丁二醇酯(PBA)為軟段合成了含DA鍵聚酯類聚氨酯熱熔膠PBA-PU,利用1H NMR、FT-IR、DSC和TGA對中間產物PCF和最終產物PBA-PU進行了表征;利用1H NMR和DSC測試研究了樣品的熱可逆性能,結果顯示PBA-PU具備優異的熱可逆性能,在固體樣品中僅需30min時間即有50%左右的DA鍵重新生成,并且此過程可以重復至少三次;拉伸測試表明PBA-PU樣品具備良好的力學性能,原樣的斷裂拉伸強度達到了8.64Mpa,并且在一定范圍內,其力學強度會隨著硬段含量的提高而提高;流變測試表明PBA-PU樣品的黏度可隨著溫度的升高急劇下降,在110℃下恒溫10min后最低黏度可達5.2Pa·s,經過四次熱循環處理后其最低黏度為8.8Pa·s,循環性能良好;鐵片單搭接測試表明PBA-PU樣品具備良好的粘接性能,PBA-PU-25樣品的粘接強度最大,達到了7.07MPa,并且循環粘接三次后其粘接強度仍有6.83MPa,具備優異的重復使用性能。2、以聚四亞甲基醚二醇(PTMG)為軟段合成了含DA鍵聚醚類聚氨酯熱熔膠PTMG-PU,利用1H NMR、FT-IR、DSC和TGA對中間產物PMCF和最終產物PTMG-PU進行了表征;利用1H NMR和DSC對樣品的熱可逆性能進行測試,結果顯示PTMG-PU具備優異的熱可逆性能,在固體樣品中,僅需30min時間即有60%左右的DA鍵重新生成,并且此過程可以重復至少三次;拉伸測試表明PTMG-PU樣品具備良好的力學性能,其力學強度會隨著硬段含量的提高而提高,拉伸斷裂強度最高可達7.59MPa;流變測試表明PTMG-PU樣品的黏度可隨著溫度的升高急劇下降,在110℃下恒溫10min后最低黏度可達3.2Pa·s,熱循環四次后其最低黏度為7.4Pa·s,循環性能良好;鐵片單搭接測試表明PTMG-PU樣品具備良好的粘接性能,其中PTMG-PU-25樣品的循環粘接強度最好,初始粘接強度即為6.11MPa,并且循環粘接三次后其粘接強度仍有6.83MPa,具備優異的重復使用性能。

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