物理交聯(lián)型聚氨酯水凝膠的制備及其溶脹性能的研究.pdf

1、能夠吸收大量水分而只溶脹不會(huì)被溶解的聚合物，叫做高分子水凝膠，可以通過(guò)分子鏈的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)滿足應(yīng)用中不同的力學(xué)、溶脹等性能的要求。聚氨酯是一種典型的嵌段聚合物，可以通過(guò)分子結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)表現(xiàn)出良好的耐磨性能、低溫柔韌性能等。聚氨酯脲水凝膠結(jié)合了聚氨酯和水凝膠的優(yōu)點(diǎn)，其應(yīng)用范圍越來(lái)越廣泛。本文合成了物理交聯(lián)型的聚氨酯脲水凝膠和聚氨酯脲-聚乙烯醇共混水凝膠，并研究了水凝膠的力學(xué)性能、溶脹性能以及其對(duì)于外界環(huán)境的響應(yīng)性能等。文章可以分為以下三個(gè)部分

2、:
　　(1)脲基含量對(duì)聚氨酯脲水凝膠力學(xué)及溶脹等性能的影響
　　本章首先采用聚乙二醇(PEG)和聚環(huán)氧丙烷醚二元醇(PPG)為軟段，異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)為硬段，二羥甲基丙酸(DMPA)和一縮二乙二醇(DEG)分別為親水?dāng)U鏈劑和小分子擴(kuò)鏈劑合成了聚氨酯預(yù)聚體溶液，并以水作為間接擴(kuò)鏈劑與殘余的NCO基團(tuán)反應(yīng)產(chǎn)生脲基，合成了系列不同脲基含量的物理交聯(lián)型聚氨酯脲水凝膠。采用紅外光譜測(cè)試和掃描電鏡測(cè)試表征了水凝膠的結(jié)構(gòu)，并

3、探討了體系中脲基的含量對(duì)聚氨酯脲水凝膠力學(xué)性能、熱學(xué)性能以及溶脹性能的影響。結(jié)果表明:該系列水凝膠沒(méi)有明顯的孔洞結(jié)構(gòu)，隨著水凝膠體系中脲基含量的增大，水凝膠的壓縮強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度逐漸變大，平衡溶脹吸水率逐漸降低;水凝膠具有一定的環(huán)境響應(yīng)性，溫度越高，水凝膠平衡溶脹比越小;在酸性條件下，聚氨酯脲水凝膠的平衡溶脹比受溶液pH的影響不大，而在堿性條件下（當(dāng)pH大于10時(shí)），其平衡溶脹比隨溶液pH的增大明顯變大;將水凝膠置入具有不同離子強(qiáng)度的溶液

4、中，水凝膠的平衡溶脹比隨溶液離子強(qiáng)度的增大而逐漸降低。脲基含量的增大對(duì)于水凝膠膠膜的耐熱性能影響不明顯，耐熱性能只有略微的降低。
　　(2) PEG致孔劑用量對(duì)聚氨酯脲水凝膠力學(xué)及溶脹等性能的影響
　　本章選用第二章中具有較好拉伸強(qiáng)度的配方，以聚乙二醇(PEG)和聚醚二元醇(PPG)為軟段，異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)為硬段，二羥甲基丙酸(DMPA)、一縮二乙二醇(DEG)為親水?dāng)U鏈劑和小分子擴(kuò)鏈劑，合成了聚氨酯脲的預(yù)聚體

5、溶液，以水為間接擴(kuò)鏈劑合成具有一定脲基含量的聚氨酯脲溶液，采用聚乙二醇(Mn=1000)作為致孔劑，合成了系列不同PEG致孔劑用量的聚氨酯脲水凝膠，采用紅外光譜和掃描電鏡對(duì)聚氨酯脲水凝膠結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，探討了致孔劑PEG1000的用量對(duì)聚氨酯脲水凝膠的溶退脹、力學(xué)性能以及環(huán)境響應(yīng)性能的影響。結(jié)果表明:以PEG1000作為致孔劑，致孔效果較好;當(dāng)致孔劑(PEG1000)的用量大于12％時(shí)，聚氨酯脲水凝膠具有較好的微孔結(jié)構(gòu)，并且其平衡溶脹吸

6、水率可以提高將近1倍。致孔劑PEG1000的加入降低了聚氨酯脲水凝膠膠膜的拉伸性能，其壓縮強(qiáng)度也有略微降低，但是，當(dāng)其含量為12％，仍能保持較好的機(jī)械性能，拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率分別可達(dá)8.17MPa和2145％。該系列的聚氨酯脲水凝膠具有一定的pH值和離子濃度敏感性能，且在不同pH的緩沖溶液中交替放置時(shí)，其溶脹度能夠呈現(xiàn)具有規(guī)律性的變化。
　　(3)聚氨酯脲-聚乙烯醇(PUA-PVA)共混水凝膠的制備及性能的研究
　　第三章

7、中致孔劑的加入，能夠提高水凝膠的溶脹性能，但是其平衡溶脹比不大。為了進(jìn)一步提高水凝膠的溶脹度，本章采用親水性更好的聚乙烯醇(PVA)材料，通過(guò)物理共混的方法，成功制備了系列不同PVA含量的聚氨酯脲-聚乙烯醇共混水凝膠，并通過(guò)紅外，掃描電鏡表征了水凝膠的結(jié)構(gòu)，平衡溶脹比的測(cè)試表征了水凝膠對(duì)pH值和離子強(qiáng)度的敏感性，并研究了水凝膠的壓縮性能，溶脹性能以及保水性能。結(jié)果表明:合成的PUA-PVA共混水凝膠的孔洞結(jié)構(gòu)均勻，具有優(yōu)異的吸水性能，當(dāng)