24126.含氟聚氨酯的表面結(jié)構(gòu)控制與性能研究

1、論文題目：學(xué)科專(zhuān)業(yè)：學(xué)位申請(qǐng)人：指導(dǎo)教師：含氟聚氨酯的表面結(jié)構(gòu)控制與性能研究高分子化學(xué)與物理李贊王霞摘要本論文首先以四氟丙醇和環(huán)氧氯丙烷為原料合成了含氟環(huán)氧化合物(FO)，進(jìn)而通過(guò)陽(yáng)離子聚合技術(shù)利用FO與四氫呋喃聚合生成了結(jié)構(gòu)可控的含氟聚醚多元醇(FPO)，該FPO是制備含氟聚氨酯(FPU)的重要原料。為了體現(xiàn)FPU在表面性能、耐熱性能等方面與普通聚氨酯(PU)的差異，本文還采用相同的合成路線(xiàn)制備了環(huán)氧化合物(HO)和聚醚多元醇(HPO

2、)。在通過(guò)FPO與二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)合成FPU的研究中，本論文首先通過(guò)傅里葉轉(zhuǎn)換紅外光譜儀(FTIR)測(cè)定的反應(yīng)體系中異氰酸根的反應(yīng)程度與反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系，確定了反應(yīng)溫度為80。C時(shí)含氟預(yù)聚體的最佳反應(yīng)時(shí)間為90min。然后，利用旋轉(zhuǎn)流變儀對(duì)FPU的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了研究。通過(guò)測(cè)量FPO／MDI反應(yīng)體系在不同反應(yīng)溫度下的凝膠時(shí)間，并根據(jù)Flory的凝膠理論，計(jì)算得到了FPU的反應(yīng)活化能為459kJ／mol。同時(shí)，利用同樣的方法考

3、察了與FPO分子量相同、結(jié)構(gòu)類(lèi)似的PO／MDI反應(yīng)體系在不同反應(yīng)溫度下的凝膠時(shí)間，以及PU的反應(yīng)活化能。結(jié)果表明，相同反應(yīng)溫度下FPU的凝膠時(shí)間較PU的凝膠時(shí)間短，且FPU比PU的反應(yīng)活化能低043k1／mol。進(jìn)而，本論文為了建立FPU表面結(jié)構(gòu)與材料表面性能之間的關(guān)系，深入探討了FPU合成工藝條件(不同的固化溫度和催化劑的種類(lèi))、原料的配比和結(jié)構(gòu)(不同的硬段含量、不同的FPO序列結(jié)構(gòu))等對(duì)FPU表面結(jié)構(gòu)與性能的影響，即利用X射線(xiàn)光電子

4、能譜儀(XPS)測(cè)量了FPU表面氟含量，并表征了FPU表面F元素的富集性，以及分布均勻性，使用原子力顯微鏡(AFM)考察了F元素含量與FPU表面微相分離結(jié)構(gòu)的關(guān)系，通過(guò)接觸角儀(CA)評(píng)價(jià)了FPU表面的疏水性。結(jié)果表明，F(xiàn)PU表面的F元素分布均勻，且垂直于表面呈梯度變化，具有表面富集性；FPU表面F含量越高，其表面疏水性越強(qiáng)；FPU表面結(jié)構(gòu)中，由于親水軟段中F元素的引入，增加了其疏水性，從而導(dǎo)致了FPU隨表面F含量AbstractImM

5、llllillillnmliHIIIY2525536Fluorinatedpolyetherpolyols(FPO)，whichisanimportantrawmaterialforpreparingfluorinatedpolyurethane(FPU)，waspreparedbytetrahydrofuranandfluorinatedepoxycompound(FO)whichwassynthesizedby22，3，3一tetr

6、afluoro1propanolandepichlorohydrinthroughCationicpolymerizationInordertoreflectthedifferenceofsurfacepropertiesandheatresistancebetweenFPUandordinarypolyurethane(PU)，theepoxycompound(HO)andpolyetherpolyols(HPO)werealsopr

7、eparedFPUwasobtainedusingFPOand44diphenylmethanediisocyanate《IMDI)Atfirst，thereactionextentoftheisocyanateindifferentreactiontimesandtheoptimumreactiontimeweremeasuredbyFTIR，andtheresultshowsthattheoptimumreactiontimeis9

8、0minat80。CAndthen，reactionkineticsofFPUwasstudiedbyrotationalrheometerBymeasuringthegeltimeofFPO／MDIsystematdifferentreactiontemperatureandaccordingtotheFlorytheorytheactivationenergyis459kJ／m01Meanwhile，PO／MDIsystemwhic

9、haresimilartoFPO／MDIsystemalsowasinvestigatedbyusingthesamemethod，whichwegotthegeltimeandtheactivationenergyofPUTheresultsshowthatunderthesamereactiontemperature，thegeltimeofFPUisshorterthanPU，andtheactivationenergyofFPU

10、is052kJ／mollowerthanPUFurthermore，inordertoestablishtherelationshipbetweensurfacestructureandsurfaceproperties，F(xiàn)PUofchangingthesynthesisconditions(icuringtemperatureandthetypeofcatalyst)andproportionandstructureofrawmate

11、rials(hardsegmentcontentandsequencestructureof(FPO)wasstudied，suchasthesurfacefluoridecontent，enrichmentanddistributionuniformitybyXrayphotoelectronspectroscopy(XPS)measurements，therelationshipbetweensurfacefluorideconte

12、ntandsurfacemicrophaseseparationbyatomicforcemicroscopy(AFM)，hydrophobicityofsurfacebycontactanglemeter(CA)TheresultsshowthatsurfacefluorineelementisenrichedandevenlydistributedThemoresurfacefluorinecontent，themorehydrop